Termodinámica Sistemas con elevadísimo número de partículas: El número de Avogadro:
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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
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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
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La presión en los gases
DefiniciónUnidad SI: el pascal N/m2
Otras unidades: atmósfera, mmHg, bar
barmmHgPaatm 013,176010013,11 5
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Trabajo de expansión de un gas
dVpdxSpdxFrdFW
Trabajo a presión constante
VpdVpdVpW
Trabajo isotermo (gases ideales)
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Intercambios de calor:transferencia de energía debida a diferencia
de temperaturasin cambio de volumen (sin trabajo)energía desordenada
Conducción
LT
AtQ
Convección TAqtQ
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Corrientes de convección
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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
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Espectro de ondas electromagnéticas
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El gas ideal
Concepto
Ecuación de estado
1131,8
molJKR
RTpvn
Vv
TRnTkNnpV
TkNpV
BA
B
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Procesos termodinámicosRepresentación gráfica (diagrama pV)
Procesos cuasiestáticos (reversibles)
En gases idealesisotermo (T constante, foco térmico)isócoro (V constante)isóbaro (p constante, foco de presión)
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Primer principio de la TermodinámicaFunciones de estadoEnergía interna Criterio de signos
WQE
dVpQWQdE
Consecuenciasexpansión isoterma de un gas idealprocesos cíclicos
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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
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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
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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)
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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
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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