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  • 7/24/2019 El calor es la transferencia de energa entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se en

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    El calores la transferencia de energaentre diferentes cuerpos o diferentes zonas de unmismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre desdeel cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo latransferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio trmico(ejemplo: una bebida fra dejada en una habitacin se entibia.

    !a energa puede ser transferida por diferentes mecanismos, entre los que cabe rese"ar laradiacin, la conducciny la con#eccin, aunque en la mayora de los procesos reales todosse encuentran presentes en mayor o menor grado.

    !a energa que puede intercambiar un cuerpo con su entorno depende del tipo detransformacin que se efect$e sobre ese cuerpo y por tanto depende del camino.Loscuerpos no tienen calor, sino energa interna.El calor es parte de dicha energa interna(energa calorfica transferida de un sistema a otro, lo que sucede con la condicin de queestn a diferente temperatura.

    !a energa e%iste en #arias formas. En este caso nos enfocamos en el calor, que es la formade la energa que se puede transferir de un sistema a otro como resultado de la diferencia detemperatura.

    Calor latente

    Artculo principal:&alor latente

    El agua en diferentes estados en equilibrio trmico en &anad'.

    n cuerpo slido puede estar en equilibrio trmico con un lquido o un gas a cualquiertemperatura, o que un lquido y un gas pueden estar en equilibrio trmico entre s, en unaamplia gama de temperaturas, ya que se trata de sustancias diferentes. )ero lo que es menose#idente es que dos fases o estados de agregacin, distintas de una misma sustancia,puedan estar en equilibrio trmico entre s en circunstancias apropiadas.

    n sistema que consiste en formas slida y lquida de determinada sustancia, a una presinconstante dada, puede estar en equilibrio trmico, pero $nicamente a una temperaturallamadapunto de fusinsimbolizado a #eces como tf. * esta temperatura, se necesita cierta

    cantidad de calor para poder fundir cierta cantidad del material slido, pero sin que haya uncambio significati#o en su temperatura. * esta cantidad de energa se le llama calor defusin,calor latentede fusin o entalpade fusin, y #ara seg$n las diferentes sustancias.+e denota porLf.

    El calor de fusin representa la energa necesaria para deshacer la fase slida que est'estrechamente unida y con#ertirla en lquido. )ara con#ertir lquido en slido se necesita la

    http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Equilibrio_t%C3%A9rmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Equilibrio_t%C3%A9rmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Conducci%C3%B3n_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Convecci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_internahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_internahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_calor%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latentehttp://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_fusi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latentehttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latentehttp://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Equilibrio_t%C3%A9rmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Conducci%C3%B3n_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Convecci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_internahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_calor%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latentehttp://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_fusi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latentehttp://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa
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    misma cantidad de energa, por ello el calor de fusin representa la energa necesaria paracambiar del estado slido a lquido, y tambin para pasar del estado lquido a slido.

    El calor de fusin se mide en cal / g.

    e manera similar, un lquido y un #apor de una misma sustancia pueden estar en equilibriotrmico a una temperatura llamadapunto de ebullicinsimbolizado por te. El calornecesario para e#aporar una sustancia en estado lquido ( o condensar una sustancia enestado de #apor se llama calor de ebullicino calor latente de ebullicino entalpa deebullicin, y se mide en las mismas unidades que el calor latente de fusin. +e denota porLe.

    En la siguiente tabla se muestran algunos #alores de los puntos de fusin y ebullicin yentalpas de algunas sustancias:

    sustancias tf-&/ Lf-cal0g/ te-&/ Le-cal0g/

    123 3,33 45,46 633,33 785,932 ;265,33 8,83 ;6

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    >Tes el incremento de temperatura que e%perimenta el sistema.

    !as unidades m's habituales de calor especfico son J / (kg K)y cal / (g C).

    El calor especfico de un material depende de su temperatura? no obstante, en muchos

    procesos termodin'micos su #ariacin es tan peque"a que puede considerarse que el calorespecfico es constante. *simismo, tambin se diferencia del proceso que se lle#e a cabo,distinguindose especialmente el @calor especfico a presin constante@ (en unprocesoisob'rico y @calor especfico a #olumen constante (en unproceso isocrico.

    e esta forma, y recordando la definicin de calora, se tiene que el calor especfico delaguaes apro%imadamente:

    [editar] Calor especfico molar

    El calor especfico de una sustancia es un ndice importante de su constitucin molecularinterna, y a menudo da informacin #aliosa de los detalles de su ordenacin molecular y delas fuerzas intermoleculares. En este sentido, con frecuencia es muy $til hablar de calorespecfico molardenotado por cm, y definido como la cantidad de energa necesaria paraele#ar la temperatura de un molde una sustancia en 6 grado es decir, est' definida por:

    donde n indica la cantidad de moles en la sustancia presente.

    [editar] Capacidad calorfica

    !a capacidad calorficade una sustancia es una magnitud que indica la mayor o menordificultad que presenta dicha sustancia para e%perimentar cambios de temperatura bajo elsuministro de calor. +e denota por C, se acostumbra a medir en J/K, y se define como:

    ado que:

    http://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isob%C3%A1ricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isob%C3%A1ricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isoc%C3%B3ricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isoc%C3%B3ricohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Calor&action=edit&section=4http://es.wikipedia.org/wiki/Molhttp://es.wikipedia.org/wiki/Molhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Calor&action=edit&section=5http://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isob%C3%A1ricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isob%C3%A1ricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isoc%C3%B3ricohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Calor&action=edit&section=4http://es.wikipedia.org/wiki/Molhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Calor&action=edit&section=5http://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADfica
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    e igual forma se puede definir la capacidad calrica molarcomo:

    CnA nc

    !perimento de Joule" #ui$alentemec%nico del calor

    En el e%perimento de Boule se determina el equi#alente mec'nico delcalor, es decir, la relacin entre la unidad de energa joule (julio y launidad de calor calora.

    Cediante esta e%periencia simulada, se pretende poner de manifiesto lagran cantidad de energa que es necesario transformar en calor para ele#arapreciablemente la temperatura de un #olumen peque"o de agua.

    &escripcin"

    n recipiente aislado trmicamente contiene una cierta cantidad de agua,con un termmetro para medir su temperatura, un eje con unas paletas quese ponen en mo#imiento por la accin de una pesa, tal como se muestra enla figura.

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    !a #ersin original del e%perimento, consta de dos pesas iguales quecuelgan simtricamente del eje.

    !a pesa, que se mue#e con #elocidad pr'cticamente constante, pierdeenerga potencial. &omo consecuencia, el agua agitada por las paletas seclienta debido a la friccin.

    +i el bloque de masaMdesciende una altura h, la energa potencialdisminuye enMgh, y sta es la energa que se utiliza para calentar el agua(se desprecian otras prdidas.

    Boule encontr que la disminucin de energa potencial es proporcional alincremento de temperatura del agua. !a constante de proporcionalidad (elcalor especfico de agua es igual a =.6

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    +eaMla masa del bloque que cuelga y hsu desplazamiento#ertical

    mla masa de agua del calormetro

    T0la temperatura inicial del aguay Tla temperatura final

    gA5.< m0s2la aceleracin de la gra#edad

    !a con#ersin de energa mec'nica ntegramente en calor se e%presamediante la siguiente ecuacin.

    Mgh=mc(T-T0

    +e despeja el calor especfico del agua que estar' e%presado en B0(g F.

    &omo el calor especifico del agua es por definicin cA6 cal0(g D&,obtenemos la equi#alencia entre las unidades de calor y de trabajo oenerga.

    'rimera le de la termodin%mica

    Artculo principal:)rimera ley de la termodin'mica

    Gambin conocida comoprincipiodeconser#acin de la energapara la termodin'mica Henrealidad el primer principio dice m's que una ley de conser#acinI, establece que si serealiza trabajo sobre un sistema o bien ste intercambia calor con otro, laenerga internadel

    sistema cambiar'. Jisto de otra forma, esta ley permite definir el calor como la energanecesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajoyenerga interna. Kue propuesta porLicolas !onard +adi &arnoten 6

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    !a ecuacin general de la conser#acin de la energa es la siguiente:

    Nue aplicada a la termodin'mica teniendo en cuenta elcriterio de signos termodin'mico,

    queda de la forma:

    onde es la energa interna del sistema (aislado, N es la cantidad de calor aportado alsistema y O es el trabajo realizado por el sistema.

    Esta $ltima e%presin es igual de frecuente encontrarla en la forma * + , - .. *mbase%presiones, aparentemente contradictorias, son correctas y su diferencia est' en que seaplique el con#enio de signos P)*& o el Gradicional (#ase criterio de signostermodin'mico.

    'rocesos termodin%micos

    Artculo principal:)roceso termodin'mico

    +e dice que un sistema pasa por un proceso termodin'mico, o transformacintermodin'mica, cuando al menos una de las coordenadas termodin'micas no cambia. !osprocesos m's importantes son:

    'rocesos isotrmicos: son procesos en los que la temperatura no cambia.

    'rocesos isob%ricos: son procesos en los cuales la presin no #ara.

    'rocesos iscoros: son procesos en los que el #olumen permanece constante.

    'rocesos adiab%ticos: son procesos en los que no hay transferencia de calor alguna.

    'rocesos diatermicos: son procesos que dejan pasar el calor f'cilmente.

    )or ejemplo, dentro de un termo donde se colocan agua caliente y cubos de hielo, ocurre unproceso adiab'tico, ya que el agua caliente se empezar' a enfriar debido al hielo, y al

    mismo tiempo el hielo se empezar' a derretir hasta que ambos estn en equilibrio trmico,sin embargo no hubo transferencia de calor del e%terior del termo al interior por lo que setrata de un proceso adiab'tico

    0e de los gases ideales

    e Oiipedia, la enciclopedia libre

    http://es.wikipedia.org/wiki/Criterio_de_signos_termodin%C3%A1micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Criterio_de_signos_termodin%C3%A1micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Criterio_de_signos_termodin%C3%A1micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Criterio_de_signos_termodin%C3%A1micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_termodin%C3%A1micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isot%C3%A9rmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isob%C3%A1ricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isoc%C3%B3ricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_adiab%C3%A1ticohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Proceso_diatermico&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_adiab%C3%A1ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Criterio_de_signos_termodin%C3%A1micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Criterio_de_signos_termodin%C3%A1micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Criterio_de_signos_termodin%C3%A1micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_termodin%C3%A1micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isot%C3%A9rmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isob%C3%A1ricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isoc%C3%B3ricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_adiab%C3%A1ticohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Proceso_diatermico&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_adiab%C3%A1tico
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    +altar a: na#egacin,b$squeda

    iagrama presin;#olumen a temperatura constante para un gas ideal.

    !a le de los gases idealeses la ecuacin de estadodelgas ideal, un gas hipotticoformado por partculas puntuales, sin atraccin ni repulsin entre ellas y cuyos choques sonperfectamente el'sticos (conser#acin de momentoy energa cintica. !a energa cinticaes directamente proporcional a la temperatura en un gas ideal. !os gases reales que m's seapro%iman al comportamiento del gas ideal son los gases monoatmicosen condiciones de

    baja presin y alta temperatura.

    Empricamente, se obser#an una serie de relaciones entre la temperatura, lapresiny el#olumenque dan lugar a la ley de los gases ideales, deducida por primera #ez por Qmile&lapeyronen6

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    onde M es la constante uni#ersal de los gases ideales, luego para dos estados del mismogas, 6 y 2:

    )ara una misma masa gaseosa (por tanto, el n$mero de moles HnI es constante, podemosafirmar que e%iste una constante directamente proporcional a lapresiny #olumendel gas,e in#ersamente proporcional a su temperatura.

    1%#uina de Carnot

    e Oiipedia, la enciclopedia libre

    +altar a: na#egacin,b$squeda&ara otros usos "e este t'rmino, ('aseCarnot)

    http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Unidades_de_volumenhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_de_Carnot#mw-headhttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_de_Carnot#p-searchhttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_de_Carnot#p-searchhttp://es.wikipedia.org/wiki/Carnothttp://es.wikipedia.org/wiki/Carnothttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Unidades_de_volumenhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_de_Carnot#mw-headhttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_de_Carnot#p-searchhttp://es.wikipedia.org/wiki/Carnot
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    C'quina &arnot @original@, diagrama de 6

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    pistn. ado que la temperatura permanece constante durante esta parte del ciclo, elgas no cambia su energa interna y todo el calor absorbido de T+se con#ierte entrabajo:

    "Q6A "6S 3, ".6A 3.

    (2 E%pansin adiab'tica. !a e%pansin isotrmica termina en un punto tal que elresto de la e%pansin pueda realizarse sin intercambio de calor. Esta e%pansinadiab'tica hace que el gas se enfre hasta alcanzar e%actamente la temperatura T*enel momento en que el pistn alcanza el punto m'%imo de su carrera y el gas alcanzasu #olumen m'%imo max. urante esta etapa todo el trabajo realizado por el gaspro#iene de su energa interna:

    "Q2A 3, ".2A "2S 3.

    (8 &ompresin isotrmica. +e pone en contacto con el cilindro la fuente de calor de

    temperatura G6 y el gas comienza a comprimirse, pero no aumenta su temperaturaporque #a cediendo calor a la fuente fra. urante esta parte del ciclo se hace trabajosobre el gas pero, como la temperatura permanece constante, la energa interna nocambia y el trabajo es absorbido en forma de calor por la fuente T*:

    "Q8A "8R 3, ".8A 3.

    (= &ompresin adiab'tica. !a fuente T*se retira en el momento adecuado para quedurante el resto de la compresin el gas ele#e su temperatura hasta alcanzare%actamente el #alor T+al mismo tiempo que el #olumen del gas alcanza su #alormnimo min. urante esta etapa no hay intercambio de calor y el trabajo realizado

    sobre el gas se con#ierte en energa interna:

    "Q=A 3, ".=A "=R A 3.

    [editar] 3raba4o reali5ado

    )or la )rimera !ey de la Germodin'mica, en cada ciclo la m'quina realiza un trabajomec'nico "igual al calor "Qtransferido de T+a T*, lo cual se puede comprobar usandolas igualdades obtenidas en cada ciclo:

    "QA "Q6T "Q8A "6T "8.

    donde la segunda igualdad se obtiene de 6 y 8. )or otro lado, el estado del gas al terminarun ciclo es el mismo que al comenzarlo, por lo que el cambio de su energa interna debe sercero:

    ".6T ".2T ".8T ".=A 3.

    e esta igualdad y de 6, 2, 8 y = se deduce que "+/ "= 0. )or lo tanto

    http://es.wikipedia.org/wiki/Expansi%C3%B3n_adiab%C3%A1ticahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Compresi%C3%B3n_isot%C3%A9rmica&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Compresi%C3%B3n_adiab%C3%A1ticahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=M%C3%A1quina_de_Carnot&action=edit&section=2http://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Expansi%C3%B3n_adiab%C3%A1ticahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Compresi%C3%B3n_isot%C3%A9rmica&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Compresi%C3%B3n_adiab%C3%A1ticahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=M%C3%A1quina_de_Carnot&action=edit&section=2http://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa
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    "QA "6T "8A "6T "2T "8T "=A ".

    El rendimientode una m'quina de &arnot (el cociente entre el calor absorbido y el trabajodesempe"ado es m'%imo y, siendo T2la temperatura del foco fro y T6la del foco caliente,puede calcularse como:

    ntropa

    e Oiipedia, la enciclopedia libre+altar a: na#egacin,b$squeda&ara otros usos "e este t'rmino, ('ase1ntropa 2"esamiguaci3n4)

    Escultura dedicada a la Entropa en los jardines centrales de la ni#ersidad de Conterrey,C%ico

    En termodin'mica, la entropa(simbolizada comoS es una magnitud fsicaque permite,mediante c'lculo, determinar la parte de la energaque no puede utilizarse para producirtrabajo. Es una funcin de estadode car'cter e%tensi#oy su #alor, en un sistema aislado,crece en el transcurso de un proceso que se d de forma natural. !a entropa describe loirre#ersible de los sistemas termodin'micos. !a palabra entropaprocede del griego

    http://es.wikipedia.org/wiki/Rendimiento_termodin%C3%A1micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Entrop%C3%ADa#mw-headhttp://es.wikipedia.org/wiki/Entrop%C3%ADa#p-searchhttp://es.wikipedia.org/wiki/Entrop%C3%ADa#p-searchhttp://es.wikipedia.org/wiki/Entrop%C3%ADa_(desambiguaci%C3%B3n)http://es.wikipedia.org/wiki/Entrop%C3%ADa_(desambiguaci%C3%B3n)http://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_de_estadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_extensivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_cerradohttp://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_griegohttp://es.wikipedia.org/wiki/Rendimiento_termodin%C3%A1micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Entrop%C3%ADa#mw-headhttp://es.wikipedia.org/wiki/Entrop%C3%ADa#p-searchhttp://es.wikipedia.org/wiki/Entrop%C3%ADa_(desambiguaci%C3%B3n)http://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_de_estadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_extensivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_cerradohttp://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_griego
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    (UVWXYZ[ y significa e#olucin o transformacin. Kue Mudolf &lausiusquien le dionombre y la desarroll durante la dcada de 6

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    intercambiado entre el sistema y el medio di#idido por su temperaturaabsoluta.

    e acuerdo con la ecuacin, si el calor se transfiere al sistema, tambin lo har' la entropa,en la misma direccin. &uando la temperatura es m's alta, el flujo de calor que entra

    produce un aumento de entropa menor. ^ #ice#ersa.

    !as unidades de la entropa, en el +istema Pnternacional, son el B0F (o &lausius, definidocomo la #ariacin de entropa que e%perimenta un sistema cuando absorbe el calor de 6Bulio (unidada la temperatura de 6 Fel#in.

    &uando el sistema e#oluciona irre#ersiblemente, la ecuacin de &lausius se con#ierte enuna inecuacin:

    +iendo el sumatorio de las i fuentes de calor de las que recibe o transfiere calor el sistema yla temperatura de las fuentes. Lo obstante, sumando un trmino positi#o al segundomiembro, podemos transformar de nue#o la e%presin en una ecuacin:

    *l trmino _p, siempre positi#o, se le denominapro"ucci3n "e entropa, y es nulo cuandoel proceso es re#ersible sal#o irre#ersibilidades fruto de transferencias de calor con fuentese%ternas al sistema. En el caso de darse un proceso re#ersible y adiab'tico, seg$n laecuacin, d+A3, es decir, el #alor de la entropa es constante y adem's constituye unproceso isoentrpico.

    [editar] Cero absoluto

    +lo se pueden calcular #ariaciones de entropa. )ara calcular la entropa de un sistema, esnecesario fijar la entropa del mismo en un estado determinado. !a tercera ley de latermodin'micafija un estado est'ndar:para sistemas %umicamente puros, sin "efectosestructurales en la re" cristalina, "e "ensi"a" finita, la entropa es nula en el cero asoluto

    20 74)

    Esta magnitud permite definir la segunda ley de la termodin'mica,de la cual se deduce queun proceso tiende a darse de forma espont'nea en un cierto sentido solamente. )or ejemplo:un #aso de agua no empieza a her#ir por un e%tremo y a congelarse por el otro de formaespont'nea, a$n cuando siga cumplindose la condicin deconser#acin de la energadelsistema (laprimera ley de la termodin'mica.

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  • 7/24/2019 El calor es la transferencia de energa entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se en

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    [editar] ntropa re$ersibilidad

    !a entropa global del sistema es la entropa del sistema considerado m's la entropa de losalrededores. Gambin se puede decir que la #ariacin de entropa del uni#erso, para unproceso dado, es igual a su #ariacin en el sistema m's la de los alrededores:

    +i se trata de unproceso re#ersible, >+ (uni#erso es cero pues el calor que el sistemaabsorbe o desprende es igual al trabajorealizado. )ero esto es una situacin ideal, ya quepara que esto ocurra los procesos han de ser e%traordinariamente lentos, y esta circunstanciano se da en la naturaleza. )or ejemplo, en la e%pansin isotrmica (proceso isotrmico deun gas, considerando el proceso como re#ersible, todo el calor absorbido del medio setransforma en trabajo y Q=. )ero en la pr'ctica real el trabajo es menor, ya que hayprdidas por rozamientos, por lo tanto, los procesos son irre#ersibles.

    )ara lle#ar al sistema, de nue#o, a su estado original hay que aplicarle un trabajo mayor queel producido por el gas, lo que da como resultado una transferencia de calor hacia elentorno, con un aumento de la entropa global.

    &omo los procesos reales son siempre irre#ersibles, siempre aumentar' la entropa. *scomo 8la energa no pue"e crearse ni "estruirse8, la entropa puede crearse pero nodestruirse. )odemos decir entonces que 8como el .ni(erso es un sistema aisla"o, suentropa crece constantemente con el tiempo8)Esto marca un sentido a la e#olucin delmundo fsico, que llamamosprincipio de evolucin.

    &uando la entropa sea m'%ima en el ni#erso, esto es, e%ista un equilibrio entre todas las

    temperaturas y presiones, llegar' la muerte t'rmica "el .ni(erso(enunciado por &lausius.

    En el caso de sistemas cuyas dimensiones sean comparables a las dimensiones de lasmolculas, la diferencia entre calor y trabajo desaparece, y por tanto, los par'metrostermodin'micos como la entropa, temperatura, etc. no tienen significado. Esto conduce a laafirmacin de que el segundo principio de la termodin'mica no es aplicable a talesmicrosistemas, porque realmente no son sistemas termodin'micos. +e cree que e%istetambin un lmite superior de aplicacin del segundo principio, de tal modo que no sepuede afirmar su cumplimiento en sistemas infinitos como el ni#erso, lo que pone encontro#ersia la afirmacin de &lausius sobre la muerte trmica del ni#erso.

    [editar] 7nterpretacin estadstica de la entropa

    En los a"os 6

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    onde + es la entropa, la constante de ]oltzmanny ` el n$mero de microestadosposibles para el sistema (ln es la funcin logaritmo neperiano. !a ecuacin anterior es#'lida porque se asume que todos los microestados tienen la misma probabilidad deaparecer.

    !a clebre ecuacin se encuentra grabada sobre la l'pida de la tumba de !ud\ig ]oltzmannen el entralfriedhof(el cementerio central de Jiena.]oltzmann se suicid en 6539,profundamente deprimido por la poca aceptacin de sus teoras en el mundo acadmico dela poca.-=/

    El significado de la ecuacin es el siguiente:

    La canti"a" "e entropa "e un sistema es proporcional al logaritmo natural "el n9mero "e

    microesta"os posiles)

    no de los aspectos m's importantes que describe esta ecuacin es la posibilidad de daruna definicin absoluta al concepto de la entropa. En la descripcin cl'sica de latermodin'mica, carece de sentido hablar del #alor de la entropa de un sistema, pues slolos cambios en la misma son rele#antes. En cambio, la teora estadsticapermite definir laentropa absoluta de un sistema.

    &uando la energa es degradada, dijo ]oltzmann, se debe a que los 'tomos asumen unestado m's desordenado. ^ la entropa es un par'metro del desorden: sa es la concepcinprofunda que se desprende de la nue#a interpretacin de ]oltzmann. )or e%tra"o queparezca, se puede crear una medida para el desorden? es la probabilidad de un estadoparticular, definido aqu como el n$mero de formas en que se puede armar a partir de sus'tomos

    Bacob ]rono\si,1l ascenso "el homre,]ogot', Kondo Educati#o Pnteramericano, 6545,p. 8=4, captulo 63 @n mundo dentro del mundo@.

    [editar] 8elacin de la entropa con la teora de la

    informacin

    'ase tami'n:1ntropa 2informaci3n4

    Mecientes estudios han podido establecer una relacin entre la entropa fsica y la entropade la teora de la informacingracias a la re#isin de la fsica de los agujeros negros. +eg$nla nue#a teora de Bacob . ]eensteinelbitde informacin sera equi#alente a unasuperficie de #alor 60= del 'rea de )lanc. e hecho, en presencia de agujeros negros lasegunda ley de la termodin'micaslo puede cumplirse si se introduce la entropageneralizada o suma de la entropa con#encional (6con( m's un factor dependiente del 'reatotal (A de agujeros negros e%istente en el uni#erso, del siguiente modo:

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    onde, es la constante de ]oltzmann, ces la #elocidad de la luz, ;es la constante de lagra#itaciny es la constante de )lancracionalizada.

    !os agujeros negros almacenaran la entropa de los objetos que engulle en la superficie delhorizonte de sucesos.+tephen 1a\ingha tenido que ceder ante las e#idencias de la nue#ateora y ha propuesto un mecanismo nue#o para la conser#acin de la entropa en losagujeros negros.

    +implemente, al realizar un trabajo, se ocupa muy poca energa? la entropa se encarga demedir la energa que no es usada y queda reser#ada en un cuerpo.

    [editar] ntropa su relacin con las termociencias

    ^a que tenemos estos conocimientos pre#ios de lo que es la entropa debemos aplicarlos alas termociencias, supongamos que tenemos un sistema termodin'mico, es decir, algodonde se propague el calor, digamos un comalpara hacer tortillas de harina, cuando el caloro la energa calorfica se propaga al comal, podemos decir que el comal est' calentado porcompleto, pero estaramos cayendo en un error monumental debido a que nunca habr' unequilibrio trmico perfecto, porque el comal est' en contacto con el aire, y el comal est'calentando al aire y el aire le roba calor al comal.

    En realidad si pudiramos de alguna forma obser#ar con unas gafas especiales este sistemaencla#ado o ubicado que se est' lle#ando a cabo en ese momento podramos obser#ar undesorden a ni#el molecular o de partcula, podramos #er u obser#ar las partculas quecomponen al comal de un color encarnado mientras que las partculas del aire se #ancolorando a razn de que pasen por el comal.

    )odremos #er tambin a ni#el molecular un gran desorden de partculas del aire chocandounas con otras debido a la cantidad de calor que est'n ganando, es cuando se dice que laentropa aumenta en el sistema, alguna #ez podra estar en equilibrio ese sistema, larespuesta sencillamente es no, debido a que se necesitara calentar el aire de todo el planetapara que estu#iera en equilibrio con el comal, y a$n en esas condiciones no estaran enequilibrio debido a que habra que calentar el sistema circundante es decir todo el sistemasolar para que el sistema en realidad estu#iera en equilibrio y a$n as no lo estara porquehabra que calentar todo el uni#erso y hay que recordar que el uni#erso est' en continuae%pansin

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