Final

Question 1

¿Qué es la termodinámica?

Answer 1

Es la rama de la física que estudia las relaciones entre el calor, la energía y el trabajo.

Question 2

¿Qué es un sistema termodinámico?

Answer 2

Es una porción del universo que se aísla para su estudio, intercambiando energía y/o materia con su entorno.

Question 3

¿Qué es un sistema aislado?

Answer 3

Es un sistema que no intercambia ni energía ni materia con su entorno.

Question 4

¿Qué es un sistema cerrado?

Answer 4

Es un sistema que intercambia energía pero no materia con su entorno.

Question 5

¿Qué es un sistema abierto?

Answer 5

Es un sistema que intercambia tanto energía como materia con su entorno.

Question 6

¿Qué es una variable de estado?

Answer 6

Es una magnitud física que describe el estado de un sistema termodinámico, como temperatura, presión y volumen.

Question 7

¿Qué es un proceso adiabático?

Answer 7

Es un proceso en el que no hay intercambio de calor con el entorno.

Question 8

¿Qué es un proceso isocórico?

Answer 8

Es un proceso en el que el volumen del sistema permanece constante.

Question 9

¿Qué es un proceso isobárico?

Answer 9

Es un proceso en el que la presión del sistema permanece constante.

Question 10

¿Qué es un proceso isotérmico?

Answer 10

Es un proceso en el que la temperatura del sistema permanece constante.

Question 11

Que es el equilibrio Térmico?

Answer 11

Cuando 2 cuerpos se ponen en contacto, intercambian energía hasta que alcanzan la misma temperatura. En esta
situación decimos que se encuentran en equilibrio térmico.

Question 12

Principio 0 de la Termodinámica

Answer 12

Si inicialmente el sistema C está en equilibrio térmico con el sistema A y con el B, entonces los sistemas A y B están
en equilibrio térmico entre sí.

Question 13

Termómetros

Answer 13

Para medir lo “caliente o frio” de un cuerpo, es necesario algo más que nuestro tacto, ya que nuestros sentidos son
fáciles de engañar o confundir. Por esta razón se utiliza un testigo objetivo, un sistema que varíe alguna propiedad
medible cuando cambie su temperatura (longitud, resistencia eléctrica, presión de un gas, etc) y a partir de esa
variación, construir una escala, atribuyendo un valor mayor a lo caliente y uno menor a lo frío. Este instrumento se
denomina termómetro

Question 14

Estados de la Materia (solido)

Answer 14

• Estado sólido
  Cada molécula vibra y se encuentra confinada a un pequeño espacio definido entre las moléculas vecinas
  conformando las denominadas estructuras cristalinas. Conforme aumente la temperatura, las vibraciones
  aumentan en amplitud y frecuencia, lo que provoca un fenómeno denominado dilatación.

Question 15

Estados de la materia (Liquido)

Answer 15

Estado Líquido
Cuando la temperatura aumenta, las moléculas comienzan a tener desplazamientos mayores deslizándose
unas sobre otras en enjambres compactos. En estos casos la dilatación es aún más apreciable y el cuerpo,
aunque tiene volumen propio, copia la forma del recipiente que lo contiene.

Question 16

Estados de la materia (Gaseoso)

Answer 16

Estado Gaseoso
Aumentando aún más la temperatura, las moléculas comienzan a tener desplazamientos lineales a mayor
velocidad y se despegan unas de otras golpeando contra las paredes del recipiente que las contiene, lo que
genera la que denominamos presión del gas. En este estado, el volumen y la forma del cuerpo gaseoso copia
al del recipiente que lo contiene.

Question 17

Termómetro de Gas a Volumen Constante

Answer 17

Una cantidad de gas se coloca en un recipiente de volumen constante y se mide su presión en función de la
temperatura Celsius. Si extrapolamos la línea, veremos que hay una temperatura hipotética, -273,15°C, en la que la
presión absoluta sería cero. Podríamos esperar que tal temperatura fuera diferente para diferentes gases, pero
resulta ser la misma para muchos gases distintos.

Question 18

Escala Kelvin de Temperaturas Absolutas

Answer 18

Se trata de una escala centígrada sin valores negativos.
K = C° + 273

Question 19

Dilatación Lineal

Answer 19

Cuando un objeto se calienta, ya sea sólido, líquido o gaseoso, en general se dilata. Hay muy pocas excepciones a
esta regla.

Question 20

Dilatación Superficial

Answer 20

Sustancias Isótropas:
Tiene lugar del mismo modo en todas direcciones.
Sustancias Anisótropas. La dilatación perpendicular a la veta es muy diferente a la dilatación paralela a la misma.

Question 21

Dilatación Volumétrica

Answer 21

• La proporcionalidad directa expresada por las ecuaciones anteriores no es exacta; sólo es aproximadamente
  correcta. Para un material dado, varía un poco con la temperatura inicial y el tamaño del intervalo de
  temperatura. Pero dentro del intervalo de temperaturas en que la aplicaremos, ignoraremos tal
  complicación.
• Si una chapa tiene un agujero o un cuerpo tiene una cavidad interior, al dilatarse, también el agujero o la
  cavidad se dilatan agrandándose.

Question 22

Dilatación Diferencial

Answer 22

Para lograr medida exacta en la dilatación de los líquidos con la elevación de la temperatura, es necesario considerar
la dilatación simultánea del recipiente que lo contiene.

Question 23

A que se denomina calor?

Answer 23

Se denomina calor a la transferencia de energía que hay entre 2 cuerpos que se encuentran a distintas temperatura.

Question 24

Que es una caloria?

Answer 24

Una caloría es la cantidad de calor que debe entregarse a un gramo de agua pura para que su temperatura aumente
1°. Se abrevia “cal”,

Question 25

Que es el calor especifico?

Answer 25

Es la cantidad de calor que provoca en la unidad de masa una variación unitaria de temperatura.

Question 26

Ecuación Fundamental de la Calorimetría

Answer 26

Si indicamos la cantidad de calor con la letra 𝑄𝑄, se encuentra que el calor entregado a un cuerpo es directamente
proporcional a su masa y a la variación de temperatura que experimenta, siendo la constante de proporcionalidad
una magnitud escalar que depende de la sustancia con que está constituido el cuerpo y que no es otra cosa que su
calor específico. Por lo tanto:
𝑄 = 𝑐 . 𝑚 . ∆𝑇
Para un cambio infinitesimal de temperatura 𝑑T, la cantidad de calor correspondiente 𝑑Q:
𝑑Q = 𝑐 . 𝑚 . 𝑑T
El calor específico sólo se mantiene aproximadamente constante dentro de ciertos intervalos de temperatura:
c = 1/m

Question 27

Experimento de Joule

Answer 27

Hoy entendemos que el calor es una forma de transferencia de energía. Pero la demostración de esto la realizó Joule
y demostró la equivalencia entre calor y trabajo mecánico.
1 𝑐al = 4,186 J

Question 28

Calor Específico Molar

Answer 28

Es la cantidad de calor que provoca en un mol de sustancia, una variación unitaria de temperatura. Se indica con C
mayúscula.

dQ = CndT

Question 29

Calorimetría 1

Answer 29

Se denomina calorimetría al estudio de la medida de las cantidades de calor.
En un sistema aislado el calor pasa espontáneamente de un cuerpo de temperatura más alta a otro cuerpo de
temperatura más baja hasta alcanzar el equilibrio térmico.

Question 30

Calorimetria 2

Answer 30

Teniendo en cuenta el principio de conservación de la energía podemos afirmar que:
Cuando 2 o más cuerpos aislados del medio, intercambian calor, la suma de las cantidades de calor cedidas y
absorbidas por cada uno de ellos es igual a cero.
𝑄intercambiado = 0
La cantidad de calor recibido por un cuerpo durante una cierta transformación es igual a la cantidad de calor cedida
para realizar la transformación inversa.

Question 31

Calorímetro

Answer 31

Es un recipiente aislado térmicamente (recipiente adiabático) que se utiliza para medir el calor específico de una
sustancia. Está formado por 2 vasos separados con una capa de material adiabático (por ejemplo poliuretano
expandido) entra ambos, un agitador y un termómetro.
Dentro del calorímetro se coloca agua, cuyo calor específico es exacto, pues está dado por definición. Contra él se
comparará el calor específico de un cuerpo formado por la sustancia de calor específico desconocido. Teniendo en
cuentan el cuerpo intercambia calor con el agua, pero que también lo hace con el recipiente, el agitador y el
termómetro (RAT)

Question 32

Equivalente en agua de un calorímetro

Answer 32

El equivalente en agua de un calorímetro es una masa ficticia de agua que absorbe la misma cantidad de calor que
todos los elementos que componen el calorímetro y se lo indica con la letra “𝜋𝜋”. Por supuesto que se mide en
gramos (g)

Question 33

Calor Latente

Answer 33

El calor latente de una sustancia es una magnitud que se obtiene como el cociente entre la medida de la cantidad de
calor que absorbe o cede un cuerpo de dicha sustancia para cambiar de estado, cuando se halla a la temperatura en
que dicho cambio se produce, y a la medida su masa.
Cuando se producen los cambios de estado la temperatura permanece constante aunque se siga entregando calor.
Una vez que toda la masa cambia de estado la temperatura comienza a subir nuevamente.

Question 34

Calor sensible

Answer 34

El calor sensible se refiere a la energía térmica que se añade o se quita de un objeto o sustancia, causando un
cambio en su temperatura sin que ocurra un cambio de fase (como la fusión o la evaporación). En otras palabras, es
el calor que se percibe a través de la sensación de cambio en la temperatura, pero no está relacionado con cambios
en la estructura molecular del material.

Question 35

Transmisión de Calor por conducción

Answer 35

Ocurre en el interior de los cuerpos, por agitación térmica de las moléculas, sin transporte de materia. Es el caso más común de los sólidos.

Question 36

Transmisión de Calor por Convección

Answer 36

Es la forma de transmisión que sucede en los fluidos, ya sea líquidos o gases (en general, los fluidos, excepto el mercurio, son malos conductores del calor)
Se produce por el cambio de densidad, debido a la dilatación térmica del fluido que se encuentra en contacto con la fuente caliente.

Question 37

Transmisión de calor por Radiación

Answer 37

La radiación es la transferencia de calor por ondas electromagnéticas.
El calor radiante no es otra cosa que ondas electromagnéticas que tiene las mismas propiedades que la luz visible. La diferencia es que los rayos de calor llamados infrarrojos tienen una longitud de onda un poco mayor al rojo y no son visibles al ojo humano.
El calor viaja a la velocidad de la luz a través del vacío o cualquier sustancia transparente, es decir, es una forma de transmisión que no necesita de materia.
Es evidente que para las ondas de calor, se cumplirán las leyes de la reflexión, la refracción, la absorción y demás estudiadas en óptica.
Al aumentar la temperatura, las longitudes de onda se hacen cada vez más cortas. Por encima de los 800°C un cuerpo se pone incandescente y emite radiación visible.

Question 38

Recipiente Adiabático

Answer 38

Un recipiente adiabático es aquel que no deja entrar o salir el calor y por lo tanto debe evitar las 3 formas de transmisión del calor.

Question 39

Gases

Answer 39

El estado de una masa gaseosa (sistema) queda determinado si se conocen su presión, su volumen y su temperatura (coordenadas de estado del sistema. Cuando se modifica el valor de alguna de estas coordenadas se dice que el sistema evoluciona.

Question 40

Gas Ideal

Answer 40

Un gas ideal cumple rigurosamente con la Ley de Boyle-Mariotte.
Ley de Boyle-Mariotte
Cuando un cas evoluciona a temperatura constante (evolución isotérmica) su volumen es inversamente proporcional a su presión absoluta.
𝑝.𝑉 =𝑐te
Esto implica que sin importar los valores de presión, volumen o temperatura, siempre se encontrará en estado gaseoso, lo que le otorga su condición de “Ideal”

Question 41

Superficie P-V-T para un Gas Ideal

Answer 41

La ecuación de estado de un gas ideal puede representarse gráficamente como una superficie en un espacio tridimensional con coordenadas 𝑝,𝑉 𝑦 𝑇. Estas superficies pueden ayudarnos a entender en general el comportamiento de una masa de gas a diferentes temperaturas y presiones y sobre todo, nos permitirán comprender el comportamiento de los gases reales.

Question 42

Ley de Dalton

Answer 42

La presión absoluta de una mezcla de gases que se comportan como ideales y que no reaccionan químicamente entre sí, es igual a la suma de las presiones parciales de cada gas.
Esto significa que se suman las presiones que cada gas provocaría en el mismo recinto si fuera el único.

Question 43

Superficies Características

Answer 43

En general este tipo de ecuaciones son de carácter experimental y solo aproximan a algunos gases reales. Para comprender el comportamiento de un gas real, se representa en un gráfico tridimensional 𝑝𝑝,𝑉𝑉,𝑇𝑇 específico para cada sustancia. La superficie determinada por los puntos que corresponden a las coordenadas de estado del gas, se denomina superficie característica.

Question 44

Termodinámica

Answer 44

Sistema y medio intercambian energía de 2 maneras:
- Manera ordenada y prolija: El trabajo
- Manera desordenada y caótica: El calor

Question 45

Trabajo y Calor

Answer 45

Es claro que el trabajo no es una variable de estado, ya que depende de la trayectoria seguida por la evolución. El calor tampoco lo es, porque que también depende de la evolución, lo que se hace evidente al comparar las evoluciones isobárica e isocora.

Question 46

Primer Principio de la Termodinámica

Answer 46

“Cuando un sistema evoluciona de modo tal que su estado final es igual que su estado inicial, la suma de los calores intercambiados, será igual a la suma de los trabajos realizados entre el sistema y el medio durante toda la evolución.”

Question 47

Energía Interna

Answer 47

Q - L = dU

Question 48

Calores específicos de un Gas Ideal

Answer 48

Un gas ideal puede evolucionar desde la temperatura 𝑇1 a 𝑇2 de muchas maneras, una de ellas es sin cambiar la presión y otra sin cambiar el volumen.
En la evolución 1-2 el calor entregado al sistema lo hace realizar trabajo y a la vez hace variar la energía interna del gas como indica el primer principio.

Question 49

Calor específico molar a presión constante

Answer 49

Es la cantidad de calor que hay que entregarle a un mol de gas para que aumente su temperatura 1𝐾 a presión constante.

Question 50

Calor específico molar a volumen constante

Answer 50

Es la cantidad de calor que hay que entregarle a un mol de gas para que aumente su temperatura 1𝐾 a volumen constante

Question 51

Procesos Reversibles e Irreversibles

Answer 51

Las evoluciones reversibles son las que se pueden realizar igualmente en ambos sentidos cambiando sólo el signo de las transformaciones energéticas ocurridas.

Question 52

Compresión de un gas

Answer 52

Al comprimir las moléculas que están sobre la pared del pistón se encuentran más próximas entre si por o tanto la presión es mayor allí que en el resto del recipiente. Al descomprimir el proceso es completamente diferente.

Question 53

Calentamiento de un gas a un volumen constante

Answer 53

Las moléculas que se encuentran cercanas a la base del recipiente reciben calor antes que las otras y aumentan su velocidad de manera que la presión allí es mayor que en otros sitios.

Question 54

Máquinas Térmicas

Answer 54

Una máquina térmica es un dispositivo que toma calor de una fuente caliente, y lo transforma en trabajo mecánico en forma cíclica.
Según el primer principio, no habría restricciones para la transformación de calor en trabajo, es decir, todo el calor tomado de la fuente caliente podría transformarse en trabajo.
Esto admitiría la existencia de un móvil perpetuo de segunda especie, es decir, una máquina cíclica que se mantuviese en movimiento perpetuo sin aporte de energía desde el medio.

Question 55

Segundo Principio de la Termodinámica

Answer 55

“Es imposible que una máquina que funciona en forma cíclica transforme todo el calor que le entrega la fuente caliente en trabajo. Siempre parte del calor será cedido a la fuente fría.”

Question 56

Máquina Frigorífica

Answer 56

Una máquina frigorífica es como una máquina térmica que opera en sentido contrario. Una máquina térmica toma calor de una fuente caliente y lo cede a una fría. Una máquina hace lo contrario, toma calor de una fuente fría y lo cede a una fuente caliente. La máquina frigorífica requiere una entrada neta de trabajo mecánico para lograrlo.
Desde un punto de vista económico, el mejor ciclo de refrigeración es el que saca el máximo de calor de la fuente fría con el menor gasto de trabajo mecánico

Question 57

Ciclo de Carnot

Answer 57

El mayor rendimiento posible entre 2 fuentes de temperatura tendría que se una máquina reversible idea, cuyo ciclo esté formado por 2 evoluciones isotérmicas y 2 adiabáticas.