3er Trabajo - Termodinamica

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA 
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN 
UNIDAD EDUCATIVA JUAN JOSE RONDON 
ÁREA FISICA 
EVALUACIÓN NRO 03 TERMODINAMICA 
 4TO AÑO – SECCIÓN “B” 
PONDERACIÓN 20% 
 
Nombre y Apellido: Abraham Alfonso Pérez Gamarra C.I. 31.031.766 Nro. de Lista: 07 
 
 
TERMODINAMICA 
 
La termodinámica es la rama de la física que estudia los efectos de los cambios 
de temperatura, presión y volumen de un sistema físico (un material, un líquido, un 
conjunto de cuerpos, etc.), a un nivel macroscópico. La raíz "termo" significa calor y 
dinámica se refiere al movimiento, por lo que la termodinámica estudia el movimiento 
del calor en un cuerpo. La materia está compuesta por diferentes partículas que se 
mueven de manera desordenada. La termodinámica estudia este movimiento desordenado. 
La importancia práctica radica fundamentalmente en la diversidad de fenómenos 
físicos que describe. En consecuencia, el conocimiento de esta diversidad ha derivado 
una enorme productividad tecnológica. 
 
Calor y Temperatura 
 
Todos sabemos que cuando calentamos un objeto su temperatura aumenta. A menudo pensamos 
que calor y temperatura son lo mismo. Sin embargo este no es el caso. El calor y la temperatura están 
relacionadas entre sí, pero son conceptos diferentes. 
El calor es la energía total del movimiento molecular en una sustancia, mientras temperatura es 
una medida de la energía molecular media. El calor depende de la velocidad de las partículas, su 
número, su tamaño y su tipo. La temperatura no depende del tamaño, del número o del tipo. Por 
ejemplo, la temperatura de un vaso pequeño de agua puede ser la misma que la temperatura de un cubo 
de agua, pero el cubo tiene más calor porque tiene más agua y por lo tanto más energía térmica total. 
El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. Si añadimos calor, la 
temperatura aumenta. Si quitamos calor, la temperatura disminuye. Las temperaturas más altas tienen 
lugar cuando las moléculas se están moviendo, vibrando y rotando con mayor energía. 
Si tomamos dos objetos que tienen la misma temperatura y los ponemos en contacto, no habrá 
https://solar-energia.net/termodinamica/propiedades-termodinamicas/temperatura
https://solar-energia.net/termodinamica/propiedades-termodinamicas/calor
https://solar-energia.net/termodinamica/propiedades-termodinamicas/calor
 
transferencia de energía entre ellos porque la energía media de las partículas en cada objeto es la 
misma. Pero si la temperatura de uno de los objetos es más ala que la otra, habrá una transferencia de 
energía del objeto más caliente al objeto más frío hasta que los dos objetos alcancen la misma 
temperatura. 
La temperatura no es energía sino una medida de ella, sin embargo el calor sí es energía. 
 
Medida de la Temperatura 
 
El instrumento más común de medida de la temperatura es el termómetro. El primero de estos 
instrumentos fue ideado en 1603 por el científico italiano Galileo Galilei, se basaba en el principio por 
el cual una columna de agua encerrada en un tubo se dilata al aumentar la temperatura y se contrae 
cuando ésta disminuye. En los termómetros modernos se emplean columnas de mercurio, alcohol u 
otros líquidos. 
Cuando se trata de medir temperaturas muy elevadas se usan termómetros especiales y unos 
aparatos llamados pirómetros, que se basan en fenómenos ópticos y termoeléctricos y permiten medir 
hasta 4.000 ºC, aproximadamente. 
Otro instrumento de medición de temperaturas es el termopar, un dispositivo constituido por la 
unión de dos metales diferentes (por ejemplo, cromo y níquel). La variación de temperatura induce una 
diferencia de potencial eléctrico entre ambas partes del termopar, según un fenómeno conocido 
como efecto Seebeck, cuyo valor depende de la temperatura del conjunto. 
Actualmente se usan tres escalas de temperatura; grados Fahrenheit (ºF), Celsius (ºC) y 
Kelvin (ºK). 
Celsius o Grados centígrado: Es una la unidad de medida más utilizada a nivel mundial y se 
representa con el símbolo ºC. Se define escogiendo el punto de congelación del agua a 0º y el punto de 
ebullición del agua a 100º. Ambas medidas a una atmósfera de presión, y dividiendo la escala en 100 
partes iguales en las que cada una corresponde a 1 grado. Esta escala fue propuesta por Anders Celsius 
en 1742, un físico y astrónomo sueco. 
Kelvin: Se representa por la letra K y no lleva ningún símbolo «º» de grado. Fue creada en 1948 
por William Thomson, sobre la base de grados Celsius, estableciendo así el punto cero en el cero 
absoluto (-273,15 ºC) y conservando la misma dimensión para los grados. 
Los Kelvin se utilizan principalmente en química y en física para medir el movimiento atómico 
de toda la materia y junto con los Celsius para medir elementos muy fríos como el nitrógeno líquido, o 
muy calientes como una estrella. 
Grados Fahrenheit: Este toma las divisiones entre los puntos de congelación y evaporación de 
 
disoluciones de cloruro amónico. De esta manera, la propuesta de Gabriel Fahrenheit en 1724, 
establece el cero y el cien en las temperaturas de congelación y evaporación del cloruro amónico en 
agua. 
Utilizó un termómetro de mercurio en el que introduce una mezcla de hielo triturado con 
cloruro amónico a partes iguales. Esta disolución salina concentrada daba la temperatura más baja 
posible en el laboratorio, por aquella época. A continuación, realizaba otra mezcla de hielo triturado y 
agua pura, que determina el punto 30 ºF, que después fija en 32 ºF (punto de fusión del hielo) y 
posteriormente expone el termómetro al vapor de agua hirviendo y obtiene el punto 212 ºF (punto de 
ebullición del agua). La diferencia entre los dos puntos es de 180 ºF, que dividida en 180 partes iguales 
determina el grado Fahrenheit. 
Se pueden distinguir, por otra parte, dos categorías en las unidades de medida para la 
temperatura: absolutas y relativas. 
 Absolutas son las que parten del cero absoluto, que es la temperatura teórica más baja 
posible, y corresponde al punto en el que las moléculas y los átomos de un sistema tienen la mínima 
energía térmica posible. 
 Relativas por que se comparan con un proceso fisicoquímico establecido que siempre se 
produce a la misma temperatura. 
 
Medida del Calor 
 
Si se tiene un cuerpo en equilibrio termodinámico y se le deja en un medio que tiene una 
temperatura diferente, se produce una transferencia de energía entre el cuerpo y los alrededores hasta 
que se alcanza el equilibrio térmico, es decir, hasta que ambos están a la misma temperatura, en cuyo 
momento cesa la transferencia. Se dice que la energía se ha transferido en forma de calor. 
La termodinámica estudia los estados de equilibrio y nos permite por la primera ley, determinar 
la diferencia de calor entre el estado 1 y el estado 2, tanto del cuerpo, como del medio en que se le 
sumergió. Si se admite que no ha habido más interacción que la debida a la diferencia de temperatura, 
la variación de energía interna del cuerpo y del medio son iguales y tanto una como la otra, informan 
sobre la cantidad de calor necesaria para pasar del estado 1 al 2, pero no nos dicen nada de cómo ha 
sido el flujo de calor entre ambos estados, ni cuál ha sido el tiempo necesario para la transferencia. 
Para medir la cantidad de calor se utilizan dos unidades de medida. 
 La caloría (cal) que se define como la cantidad de calor que debe absorber un gramo de agua 
para que su temperatura aumente en un grado centígrado. 
 En el Sistema Internacional de Unidades, el julio (J). 
https://es.wikipedia.org/wiki/Equilibrio_termodin%C3%A1mico
https://es.wikipedia.org/wiki/Equilibrio_t%C3%A9rmico
https://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica
https://es.wikipedia.org/wiki/Primer_principio_de_la_termodin%C3%A1mica
https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_interna
 
La equivalencia entre estas dos unidades es: 
1 cal = 4,186 J 
Esta relaciónentre julios y calorías se conoce como equivalente mecánico del calor. Teniendo 
en cuenta que el Julios es una unidad muy pequeña y que la unidad de masa es el kg, se toma 
normalmente el kilojulio kJ, que definido como calor sería: Un kiloJulio es el calor que hay que 
transferir a 1 kg de agua para aumentar su temperatura 0,24 K aproximadamente. 
Cuando es necesario conocer el flujo de calor o cantidad de calor transferido por unidad de 
tiempo, lo que se busca es dQ/dt y se medirá en kJ/s, es decir, en kW. El cálculo del flujo de calor y de 
sus modos de transmisión no corresponde a la termodinámica, sino a otra parte de la física que es 
la Transferencia de calor. 
El calor es una magnitud con dirección, por tanto es necesario darle un signo para completar la 
información. No hay un acuerdo total sobre el signo convencional, pero el más aceptado es: La 
transferencia de calor hacia un sistema es positiva y la transferencia de calor desde el sistema es 
negativa. 
El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o 
recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor específico de un cuerpo así como 
para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos. 
 
Calor y la Variación de Temperatura 
 
 Cuando un cuerpo absorbe calor, es posible que se produzca un aumento en su temperatura, 
mientras que, si el cuerpo cede calor es posible que su temperatura disminuya. 
 Relación entre el calor suministrado y el aumento de la temperatura para una masa 
constante de una sustancia: Cuando se suministra calor a una sustancia y, como consecuencia, se 
produce un aumento de la temperatura, la cantidad de calor suministrado es directamente proporcional 
con el aumento de temperatura. 
 Relación entre el calor suministrado y la masa para un aumento constante de temperatura de 
una misma sustancia: Cuando se suministra calor a diferentes masas de la misma sustancia y en todos 
los casos se produce el mismo aumento de la temperatura, el calor suministrado es directamente 
proporcional con la masa de sustancia. 
 Relación entre el calor suministrado y el material del cual está constituida la sustancia para 
masas y aumentos de temperatura constantes: Cuando se suministra calor a iguales masas de diferentes 
sustancias en las cuales se producen iguales aumentos de la temperatura, el calor suministrado depende 
del material del cual están constituidas las sustancias. Este resultado sugiere que el calor suministrado 
 
para aumentar la temperatura de 1 gramo de una sustancia en 1 °C depende del material. Esta propiedad 
de la materia se mide a través del calor específico. 
El calor específico, ce, de un material es la cantidad de calor que se debe suministrar a un gramo 
de una sustancia para que su temperatura aumente en un grado centígrado. La unidad del calor 
especifico en el Sistema Internacional de Unidades es el julio sobre kilogramo por Kelvin (J/kg x K), 
sin embargo, se puede expresar también en calorías sobre gramo por grado centígrado (cal/g x °C). 
El calor Q suministrado a una sustancia o el calor cedido por la sustancia para que, 
respectivamente, se produzca un aumento o disminución de temperatura, depende de tres factores: 
 De la masa (m) del cuerpo. 
 Del calor especifico ce. 
 De la variación de la temperatura. 
Si la temperatura aumenta, es decir, si la temperatura final Tf es mayor que la temperatura 
inicial Ti tenemos que la variación de la temperatura es positiva, y, en consecuencia, el calor es 
positivo. Esto significa que cuando se suministra calor a una sustancia, el valor de dicho calor 
absorbido por la sustancia es positivo. Si la temperatura disminuye, entonces la variación de la 
temperatura es negativo y, en consecuencia, el calor cedido por la sustancia es negativo. 
 
Equilibrio Térmico 
 
El equilibrio térmico es aquel estado en el cual se igualan las temperaturas de dos cuerpos, las 
cuales, en sus condiciones iníciales presentaban diferentes temperaturas, una vez que las temperaturas 
se equiparan se suspende el flujo de calor, llegando ambos cuerpos al mencionado equilibrio térmico 
 
Transmisión de Calor (Conducción, Convección, Radiación) 
 
Se denomina transferencia de calor, transferencia térmica o transmisión de calor a una serie 
de fenómenos físicos gracias a los cuales el calor se propaga de un medio a otro. 
Esto ocurre cuando dos sistemas de distintas temperaturas se ponen en contacto, permitiendo el 
flujo de la energía del punto de mayor concentración (en este caso de mayor temperatura) al de menor 
concentración, hasta alcanzar un equilibrio térmico, en el que se igualan las temperaturas. 
El proceso de la transferencia de calor es indetenible, aunque ralentizadle, empleando barrares y 
aislantes. Pero siempre que exista una diferencia de calor en el universo, éste tenderá a transferirse a 
través de los medios disponibles. Dependiendo de ellos, dicha transferencia podrá darse por tres modos: 
conducción, convección y radiación. 
Conducción: Es el transporte de calor a través de una sustancia y tiene lugar cuando se ponen en 
https://concepto.de/fenomenos-fisicos/
https://concepto.de/sistema/
https://concepto.de/temperatura/
https://concepto.de/equilibrio-termico/
https://concepto.de/calor/
https://concepto.de/universo/
 
contacto dos objetos a diferentes temperaturas. El calor fluye desde el objeto que está a mayor 
temperatura hasta el que la tiene menor. La conducción continúa hasta que los dos objetos alcanzan a la 
misma temperatura (equilibrio térmico). 
Convección: Tiene lugar cuando áreas de fluido caliente (de menor densidad) ascienden hacia 
las regiones de fluido frío. Cuando ocurre esto, el fluido frío (de mayor densidad) desciende y ocupa el 
lugar del fluido caliente que ascendió. Este ciclo da lugar a una continua circulación (corrientes 
convectivas) del calor hacia las regiones frías. 
Radiación: Tanto la conducción como la convección requieren la presencia de materia para 
transferir calor. La radiación es un método de transferencia de calor que no precisa de contacto entre la 
fuente de calor y el receptor. No se produce ningún intercambio de masa y no se necesita ningún medio 
material para que se transmita. 
 
Dilatación de los Sólidos (Lineal, Superficial y Volumétrica) 
 
Se le llama dilatación térmica al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica 
que sufre un cuerpo físico debido al aumento de temperatura por cualquier medio. 
Los sólidos se dilatan cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían. La dilatación ocurre 
en tres dimensiones: largo, ancho y alto. 
Dilatación Lineal: Es aquella en la que predomina la variación en una dimensión de un 
cuerpo, es decir: el largo. 
Dilatación Superficial: Es aquella en la que predomina la variación en dos dimensiones de un 
cuerpo, es decir: el largo y el ancho. 
Dilatación Volumétrica: Es aquella en la predomina la variación en tres dimensiones de un 
cuerpo, es decir: el largo, el ancho y el alto. 
 
Fases de la Materia: Cambios de Fase 
 
La materia puede existir en varias formas o estados de agregación diferentes, conocidos 
como fases , dependiendo del volumen y de la presión y temperatura ambiente. Una fase es una forma 
de materia que tiene una composición química y unas propiedades físicas relativamente uniformes 
(tales como densidad, calor específico, índice de refracción, etc.). Estas fases incluyen las tres 
familiares (sólidos, líquidos, y gases), así como otros estados más exóticos de la materia 
(como plasmas, superfluidos, supersólidos, condensados de Bose-Einstein,...). Un fluido puede ser un 
líquido, gas o plasma. También hay fases paramagnéticas y ferromagnéticas de materiales magnéticos. 
https://es.wikipedia.org/wiki/Longitud
https://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_(f%C3%ADsica)
https://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura
https://es.wikipedia.org/wiki/Fase_(qu%C3%ADmica)https://es.wikipedia.org/wiki/Densidad
https://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfico
https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%8Dndice_de_refracci%C3%B3n
https://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lido
https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquido
https://es.wikipedia.org/wiki/Gas
https://es.wikipedia.org/wiki/Plasma_(estado_de_la_materia)
https://es.wikipedia.org/wiki/Superfluido
https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Supers%C3%B3lido_(estado_de_agregaci%C3%B3n_de_la_materia)&action=edit&redlink=1
https://es.wikipedia.org/wiki/Condensado_de_Bose-Einstein
https://es.wikipedia.org/wiki/Fluido
https://es.wikipedia.org/wiki/Paramagnetismo
https://es.wikipedia.org/wiki/Ferromagnetismo
 
 Cuando las condiciones físicas cambian, la materia puede cambiar de una fase a otra. Estos 
fenómenos se denominan transiciones de fase, y se estudian en el campo de la termodinámica. En los 
nanomateriales, el amplio incremento del área superficial respecto al volumen hace que la materia 
pueda presentar propiedades totalmente diferentes de las del material macroscópico, y que no será bien 
descrito por cualquiera de las fases a nivel macroscópico). Las fases son a veces llamadas “estados de 
la materia”, pero este término puede conducir a confusión con los estados termodinámicos. 
 
Punto de Ebullición y de Fusión 
 
Como punto de ebullición se conoce, en física y química, aquella temperatura a la cual la 
presión de vapor de una sustancia iguala a la presión atmosférica externa. Es en punto de ebullición 
cuando se produce el paso de una sustancia en estado líquido al gaseoso de manera tumultuosa. De 
hecho, una vez alcanzado el punto de ebullición, la temperatura no puede ascender más. 
El punto de ebullición ocurre en unas condiciones de temperatura y presión determinadas. 
Además, varía de sustancia en sustancia, dependiendo de sus propiedades específicas. 
 
Se conoce como punto de fusión a la temperatura en la cual una materia que se halla en estado 
sólido pasa a su estado líquido. Para que se produzca el cambio de estado, dicha temperatura debe 
ser constante. 
El punto de fusión es una propiedad física intensiva de la materia; esto quiere decir que no está 
ligada a la cantidad de sustancia o al tamaño del cuerpo. En el proceso de fusión, la materia sólida 
comienza a calentarse hasta alcanzar el punto de fusión, momento en el cual se produce su cambio 
de estado y se transforma en un líquido. 
 
 
 
 
 
https://es.wikipedia.org/wiki/Transici%C3%B3n_de_fase
https://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica
https://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_agregaci%C3%B3n_de_la_materia
https://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_agregaci%C3%B3n_de_la_materia
https://es.wikipedia.org/wiki/Estado_termodin%C3%A1mico
https://definicion.de/temperatura/
https://definicion.de/estado