C. Aplicación de la Ley Cero de la Termodinámica

Aplicación de la Ley Cero de la Termodinámica.

Con la ley cero de la termodinámica enunciada, podremos plantearnos una situación real en la que podamos aplicarla.

Nuestra situación será una taza de café caliente ubicada dentro de una caja. Definiremos como sistema B, la taza de café al interior de la caja, y como sistema C, el aire al interior de la caja, que se calentará al contacto con la taza de café.

Para completar el trío de sistemas, agregaremos una segunda taza de café, llamado sistema A, que entrará en la caja, por lo que será puesto en contacto con nuestros dos sistemas anteriores.

Al poner los tres sistemas en contacto, completamos la siguiente situación: los sistemas B y C están en equilibrio térmico; mientras que C entrará en equilibrio térmico con la taza A. Como los sistemas B y C estaban en equilibrio térmico y ahora los sistemas C y A lo están, podemos concluir que existe un equilibrio térmico entre los tres sistemas.

La temperatura de las tazas en esta situación pueden ser completamente distintas, por lo que habrá una transición antes de que los tres sistemas estén permanentemente en equilibrio térmico, pero esta transición es un lapso de tiempo que se puede omitir.

B. Ley Cero de la Termodinámica

Ley Cero de la Termodinámica

Al observar la materia a nivel microscópico, podremos observar que a pesar que a simple vista no se mueve, los átomos y moléculas que componen la materia se encuentran en movimiento permanentemente. En otras palabras, los átomos y las moléculas poseen una energía interna. La energía interna total de un cuerpo será la suma de estas energías microscópicas, lo que también se puede expresar como:

Energía interna del cuerpo = [n° de moléculas del cuerpo] x Energía media

La energía interna se puede calcular multiplicando la temperatura del cuerpo por una constante universal, que es la constante de Boltzmann. La constante de Boltzmann representa el movimiento de moléculas de una determinada sustancia. 

A la energía interna también la llamaremos energía térmica. Esta interpretación microscópica nos explica porque a mayor masa, existe mayor energía térmica.

DATO: La constante de Boltzmann tiene un valor de 1,381 x 10-23 [ J °C]

Entenderemos la temperatura como la forma en que está distribuida en un cuerpo su energía interna. Así, podemos decir que la temperatura mide la concentración de energía.

La concentración de energía no es la misma en cada uno de los sistemas existentes, por lo que existe un intercambio de energía entre ellos, este intercambio puede también llamarse: transferencia de energía. La forma más común de referirse a la transferencia de energía es a través del término calor, en donde la transferencia de energía ocurre entre cuerpos de distintas temperaturas, utilizando distintos medios de propagación. El calor se transmite desde el cuerpo con mayor temperatura al de menor temperatura. 

Cuando vemos que el calor fluye del cuerpo de mayor temperatura al de menor hasta que la temperatura se estabiliza en un valor determinado igual para ambos cuerpos, se dice que los cuerpos están en equilibrio térmico.

La Ley Cero de la Termodinámica se basa en el principio de equilibrio térmico para enunciar lo siguiente: 

“Si dos cuerpos, A y B, están en equilibrio térmico; y además B esta en equilibrio térmico con C. Se puede concluir que A y C también están en equilibrio térmico”.

A. Presentación

• Presentación

  
  

  Hoy nos hemos puesto a pensar, sobre la física, algo que no todos saben que existe y si es que lo saben puede ser que no le tome la importancia que esta puede generar en nuestra vida. Por eso hoy se las enseñamos de una forma diferente planteándoles ejemplo de nuestra vida común, como lo puede ser la termodinámica. Se presentan mas una ley, pero nosotras decidimos en la ley cero de la termodinámica, la cual no es tan nombrada como otras, pero puede ser igual de importante y a su vez presenta explicaciones de las cuales una se puede preguntar en algún momento.

  
  

  
  

  

  
  

  
  

  ¿Sabías que...? 

  ¿Sabías que Nicolas Léonard Sadi Carnot es considerado el padre de la termodinámica?

  (1796 – 1832) Fue físico francés, su mayor logro fue la publicación de la teoría de los motores térmicos, donde luego fue ocupada para la segunda ley de termodinámica y la entropía.

  

  
  

  
  

  Proyecto hecho por:

  María Soledad Baquedano

  Yessenia Barría

  Deborah Ulloa

  
  

  Física Avanzada - 2013