Universidad Nacionaldel AltiplanoFACULTAD DE MECANICA ELECTRICA ELECTRONICA YSISTEMASEscuela Profesional mecnicaelcricaASI!NATURA"FUER#A MOTRI# TERMICA TEMA"CONCEPTOS $ASICOS DE FUER#A MOTRI# TERMICAPRESENTADO POR"Ser%a &uis%e 'a(ierCODI!O" )*+,-)SEMESTRE"I.Puno /Per0 / 1),+NOCIONES DE LA TERMODINAMICA FUERZA MOTRIZ TERMICALAS LEYES DE LA TERMODINAMICALa terodin!ica (del griegotero, que signifca "calor" ydin!ico, quesignifca "fuerza") es una rama de la fsica que estudia los fenmenos relacionados con el calor.Especfcamente, la termodinmica se ocupa de las propiedades macroscpicas(grandes, en oposicin a lo microscpico o pequeo) de la materia, especialmente las que son afectadas por el calor y la temperatura, as como dela transformacin de unas formas de energa en otras.Estudia los interca#ios de ener$%a t&rica entre sistemas y los fenmenos mecnicos y qumicos que implican tales intercam!ios. En particular, estudia los fenmenos en los quee"iste transformacin de energa mecnica en t#rmica o $ice$ersa.%uando la energa (mecnica, t#rmica, el#ctrica, qumica&) se transforma de una forma a otra, siempre 'ay una cantidad que se con$ierte en calor.(pro"imadamente, calor signifca "energa en trnsito" y dinmica se refere al"mo$imiento", por lo que, en esencia, la termodinmica estudia la circulacin de la energa y cmo la energa infunde mo$imiento.)istricamente, la termodinmica se desarroll a partir de la necesidad de aumentar la efciencia de las primeras mquinas de $apor.Es importante sa!er que la termodinmica estudia los sistemas que se encuentran en equili!rio. Esto signifca que las propiedades del sistema *tpicamente la presin, la temperatura, el $olumen y la masa, que se conocen como $aria!les termodinmicas* son constantes.(dems, la termodinmica nos ayuda a comprender por qu# los motores no pueden ser nunca totalmente efcientes y por qu# es imposi!le enfriar nada 'asta el cero a!soluto, una temperatura a la que las sustancias no tienen energa calrica.Los principios de la termodinmica se pueden aplicar al diseo de motores, al clculo de la energa li!erada en reacciones o a estimar la edad del +ni$erso.El punto de partida para la mayor parte de las consideraciones termodinmicasson las leyes de la termodinmica, que postulan que la energa puede ser intercam!iada entre sistemas fsicos en forma de calor o tra!a,o. -am!i#n se postula la e"istencia de una magnitud llamada entrop%a, que puede ser defnida para cualquier sistema.Las Leyes -ermodinmicas pueden e"presarse de la siguiente manera.Le2 Cero 3e la Termo3inmica( esta ley se le llama de "equili!rio t#rmico". El equili!rio t#rmico de!e entenderse como el estado en el cual los sistemas equili!rados tienen la mismatemperatura.Esta ley dice "/i dos sistemas ( y 0 estn a la misma temperatura, y 0 est a la misma temperatura que un tercer sistema %, entonces ( y % estn a la misma temperatura". Este concepto fundamental, aun siendo ampliamente aceptado, no fue formulado 'asta despu#s de 'a!erse enunciado las otras tres leyes. 1e a' que reci!e la posicin cero.+n e,emplo de la aplicacin de esta ley lo tenemos en los conocidos termmetros.Primera Le2 3e la Termo3inmicaEsta primera ley, y la ms importante de todas, tam!i#n conocida como principio de conservaci'n de la ener$%a, dice. "La energa no puede ser creada ni destruida, slo puede transformarse de un tipo de energa en otro".La primera ley de la termodinmica da una defnicin precisa del calor, y lo identifca como una forma de energa. 2uede con$ertirse en tra!a,o mecnico yalmacenarse, pero no es una sustancia material.E"perimentalmente se demostr que el calor, que originalmente se meda en unidades llamadas calor%as, y el tra!a,o o energa, medidos en ()lios, eran completamente equi$alentes. +na calora equi$ale a 3,456 ,ulios.Se4un3a Le2 3e la Termo3inmicaLa segunda ley dice que "solamente se puede realizar un tra!a,o mediante el paso del calor de un cuerpo con mayor temperatura a uno que tiene menor temperatura". (l respecto, siempre se o!ser$a que el calor pasa espontneamente de los cuerpos calientes a los fros 'asta quedar a la misma temperatura.La segunda ley de la termodinmica da, adems, una defnicin precisa de una propiedad llamada entrop%a (fraccin de energa de un sistema que no es posi!le con$ertir en tra!a,o).2ara entenderla, la entropa puede considerarse como una medida de lo pr"imo o no que se 'alla un sistema al equili!rio7 tam!i#n puede considerarsecomo una medida del desorden (espacial y t#rmico) del sistema.2ues !ien, esta segunda ley afrma que "la entropa, o sea, el desorden, de un sistema aislado nunca puede decrecer. 2or tanto, cuando un sistema aislado alcanza una confguracin de m"ima entropa, ya no puede e"perimentar cam!ios. 'a alcanzado el equili!rio" %omo la entropa nunca puede disminuir, la naturaleza parece pues "preferir"8 el desorden y el caos. 2uede demostrarse que el segundo principio implica que,si no se realiza tra!a,o, es imposi!le transferir calor desde una regin de temperatura ms !a,a a una regin de temperatura ms alta.Tercera Le2 3e la Termo3inmicaEl tercer principio de la termodinmica afrma que "el cero a!soluto no puede alcanzarse por ning9n procedimiento que conste de un n9mero fnito de pasos. Es posi!le acercarse indefnidamente al cero a!soluto, pero nunca se puede llegar a #l".Es importante recordar que los principios o leyes de la -ermodinmica son slo generalizaciones estadsticas, $lidas siempre para los sistemas macroscpicos, pero inaplica!les a ni$el cuntico.(simismo, ca!e destacar que el primer principio, el de conser$acin de la energa, es una de las ms slidas y uni$ersales de las leyes de la naturaleza descu!iertas 'asta a'ora por la ciencia.