Post on 11-Apr-2015
TermodinámicaSistemas con elevadísimo número de partículas:El número de Avogadro:
Conservación de la energía en procesos con intercambio de calor(Energía, calor y temperatura)
Estados de equilibrio de un sistema
Magnitudes macroscópicas y microscópicas
molpartículasN A /1002214,6 23Mol: Cantidad de sustancia igual al número de átomosen 0,012 kg de C12
La temperaturaPercepción fisiológicaEl equilibrio térmicoEscalas de temperatura: Celsius y absoluta (Kelvin)
15,273tT
Temperatura y vida: el factor ambiental más influyenteLímites de la vida: 0 ºC a 45 ºC (273 K a 318 K)
Homeotermos y poiquilotermosMetabolismo: endotermos, ectotermos y heterotermos
Significado microscópico:
KJk
TkvmE
B
Bcinet
/1038,1
23
21
23
2
Proporcional a la energíacinética media: gas ideal
La presión en los gases
DefiniciónUnidad SI: el pascal N/m2
Otras unidades: atmósfera, mmHg, bar
barmmHgPaatm 013,176010013,11 5
Trabajo de expansión de un gas
dVpdxSpdxFrdFW
Trabajo a presión constante
VpdVpdVpW
Trabajo isotermo (gases ideales)
Intercambios de calor:transferencia de energía debida a diferencia
de temperaturasin cambio de volumen (sin trabajo)energía desordenada
Conducción
LT
AtQ
Convección TAqtQ
Corrientes de convección
Radiación: ondas electromagnéticassin medio material
428
344
1067,5
4
KWm
TTAeTTAetQ
cp
KmB
TB
3
max
10898,2
Ley de Wien
Espectro electromagnético y efecto invernadero
Espectro de ondas electromagnéticas
El gas ideal
Concepto
Ecuación de estado
1131,8
molJKR
RTpvn
Vv
TRnTkNnpV
TkNpV
BA
B
Procesos termodinámicosRepresentación gráfica (diagrama pV)
Procesos cuasiestáticos (reversibles)
En gases idealesisotermo (T constante, foco térmico)isócoro (V constante)isóbaro (p constante, foco de presión)
Primer principio de la TermodinámicaFunciones de estadoEnergía interna Criterio de signos
WQE
dVpQWQdE
Consecuenciasexpansión isoterma de un gas idealprocesos cíclicos
Capacidades caloríficas de gases ideales
Gas monoatómico: gases nobles, metales...
RRRcRc
nRdT
dEC
nRTTkNnTkNE
pV
V
BABcin
2
5
2
3
2
32
32
3
2
13
2
13
Gas diatómico: O2, N2, H2....
RRRcRc
nRdT
dEC
nRTTkTkTkNEEE
pV
V
BBBvibrotcin
2
9
2
7
2
72
7
2
7
2
2
2
2
2
13
Balance energético del cuerpo humanoTasa metabólica de campo = 130 W (70 kg de masa) equivalente a 2.600 kcal/día contenido energético de hidratos de carbono 4.000 kcal/kg
Función de las reservas
25 % Trabajo mecánico, eléctrico, químico, etc (≈ 30 W)75 % Transferencia de calor al entorno (≈ 100 W)
Funciones de la transferencia de calori) Evitar el incremento de temperatura del organismoii) Mantener la temperatura del organismo por encima de la temperatura ambiente
Mecanismos de transferencia de calorBidireccionales: conducción-convección
radiaciónUnidireccional: evaporación de agua 2.260 kcal/kg
en los pulmones (≈ 15 W)transpiración
Mecanismos de regulación (homeostasis)Temperatura de la pielVasodilatación y vasoconstricciónTranspiración (cuando es necesaria)
Segundo principio de la Termodinámica
Procesos reversibles e irreversiblesLa entropía S: función de estado
En un gas ideal
VnRTCV
dVnR
T
dTC
T
QS
dVTV
nRT
T
dTC
T
Q
pdVdTCpdVdEQ
VV
V
V
lnln
Sistemas aislados: sin intercambio de calor o trabajo con el exterior
Procesos reversibles: ΔS = 0
Procesos irreversibles: ΔS > 0
Ejemplos:Rev.: expansión isoterma de un gasIrrev.: expansión libre de un gas