Interpretación Microscópica de la Entropía

Entropía

La magnitud fundamental de la Termodinámica es la entropía, la cual se introduce a partir de la ecuación de Clausius para un proceso infinitesimal

dS≥1/T dQ

Donde dQ es la energía transferida en forma de calor. Las unidades de la entropía y de la entropía específica son, en el sistema internacional, (J/K) y (J/K kg) respectivamente.
A diferencia de la energía, la entropía no se conserva, a pesar de ser también una función de estado. En Mecánica se suele designar sistema conservativo aquél en el cual la cantidad de trabajo necesaria para desplazar un cuerpo de una posición a otra es independiente del camino.

La analogía con la Mecánica puede llevar a pensar que todas las funciones de estado se conservan, cosa que no es cierta. Que la energía interna sea una función de estado que se conserva, mientras que la entropía no se conserva, nos enseña que la analogía entre sistemas mecánicos y sistemas termodinámicos no es completa.

La entropía es un cuantificador del estado de orden-desorden de un sistema (de hecho, su definición surge en el estudio probabilístico microscópico de un sistema). Un sistema tiene a evolucionar SIEMPRE hacia su estado más probable MICROSCOPICAMENTE hablando, y que sea compatible con el primer principio (esto es, que sus variaciones de energía se ajusten al trabajo o calor recibidos o liberados). Esto ocurre, por ejemplo, cuando introducimos gas en un recipiente: es fácilmente comprensible y matemáticamente comprobable que el estado más probable de las moléculas dentro de un recipiente sometidas únicamente a su propia interacción es una distribución uniforme de ellas por todo el recinto, con un promedio de velocidad nulo (esto es, que todas las direcciones de desplazamiento sean equiprobables). Por tanto, el gas evoluciona hacia esta situación. Ello supone que finalmente, el gas rellena todo el recinto, y ejerce una fuerza en las paredes igual en todas direcciones: Presión homogénea. Este gas tiene una energía (las moléculas se mueven, y por eso hay presión), y su entropía es máxima, luego sin interacción exterior, que altere el Primer principio, este gas no evoluciona.

Laboratorio 2

Construcción de un termómetro

Materiales

• Popote
• Botella de plástico
• Colorante alimentario

Objetivo

El objetivo es fabricar un termómetro muy simple. En la botella dejamos una cara de aire que se dilata al elevar la temperatura, aumentando la presion. Para poder equilibrarce con la presion atmosférica exterior, el liquido sube por el popote. Cuando se enfria ocurre lo contrario.

Procedimiento

1. Se agrega el agua con colorante a la botella
2. Introducimos la botella en un recipiente con agua fria. Al hacer esto observaremos algunas burbujas en la botella, esto por que entra aire por el popote al disminuir la presion del interior de la botella.
3. Ennvolvemos la botella con las manos y el calor corporal hará que el agua suba por el popote. Esto sucede por que con el calor, la presion del aire dentro de la botella se expande (para observar mejor como la presion del aire se expanse, remoje las manos en agua caliente antes de agarrar la botella).

Resumen semana Febrero 7 - 13

Termodinamica ( Ley Cero)

• La energia intercambiada gracias a diferencia de la temperatura recibe el nombre de calor.
• Dos objetos están en contacto térmico si pueden intercambiar calor entre ellos.
• Dos objetos tienen equilibrio térmico cuando uno y otro deja de tener intercambio de calor.

Expansion Lineal

• Cuando AT es menor a 100 °C, AL es proporcional a AT y a Lo, esto es:
  AL = aLo AT
• AL = Cambio de longitud
• a= Coeficiente de expansión lineal 1/°C ó 1/°K
• Lo = Longitud lineal
• AT = Cambio de Temperatura

Expansion Volumétrica

• El camnop de volumen a presión constante es proporcional al volumen original Vo y al cambio de temperatura de acuerdo con la relacion:
  AV = BVo AT
• Para un solido, el coeficiente de expansión volumétrica es aproximadamente 3 veces el coeficiente de expansión lineal.
  B = 3a
• B = coeficiente de expansión volumétrica
• a= coeficiente de expansión lineal

Capitulo 17.3 Termometros de Gas y la escala Kelvin

• El principio del termómetro de gas muesta que la presión de un gas a volumen constante aumenta con la temperatura.
• La temperatura extrapolada (-273.15 °C) a presion cero es la base para una escala de temperatura: la escala de temperatura Kelvin, llamada asi por el físico ingles Lord Kelvin.
  Tk = Tc + 273.15
• En nomenclatura SI, no se usa "grado" con la escala Kelvin; simplemente es ledia como Kelvin y se abrevia con una K mayuscula.
• La escala Kelvin se denomina "escala de termperatura absoluta" y su cero (T = 0 K = -273.15 °C) se llama cero absoluto.

Resumen Segunda Semana

Principío de Arquimides

• Cualquier cuerpo sumergido completa o parcialmente en un fluido es empujado hacia arriba por una fuerza igual al fluido desplazado por el cuerpo
• La magnitod de la fuerza de flotacion siempre es igual al eso del fluido desplazado por el objeto
• La fuerza de flotación se representa con la letra "B"
  B = W

• Cuando un cuerpo esta parcialmente sumergido, la formula para poder identificar el porcentaje de la masa del cuerpo sumergida es:
  (Volumen sumergido/Volumen objeto)=(Densidad objeto/Densidad fluido)

Actividad 1

Que hacer en la sala de espera de un Dentista?

1. Leer revistas
2. Hablar por telefono
3. Quejarce del dolor
4. Dormir
5. Pensar
6. Platicar copn la secretaria
7. Ver la tele
8. Escuchar musica
9. Contar los cuadros del piso
10. Hacer tarea
11. Rayar la pared
12. Jugar con el celular
13. Pensar

Resumen Primera Semana

Mecanica de Fluidos

• Fluido es un término que incluye a los liquidos y gases. Cuando se encuentra el fluido en reposo se le llama estática de fluidos y cuando está en movimiento se le denomina dinámica de fluidos.
• La densidad de un objeto se defini como su masa por su unidad de volumen ( p=m/v). Sus unidades estan dadas en Kilogramo sobre metro cúbico.
• La presio se define como la fuerza por unidad de área y se entiende que la fuerza actúa de manera perpendicular a el área (P=F/A). Sus unidades son Newton sobre metro cuadrado. Tambien se les denominan con las unidades de Pascal (Pa).
• La presion atmosférica (Po) es igual a 1.013 x 10-5 Pa
• P=Po+pgh

Ley de pascal

• La presión aplicada a un fluido encerrado se transmite sin disminución a todas las partes del fluido y a las paredes del recipiente.
• F2=(A2/A1)F1

Medida de Presión

• Se calcula utilizando un manómetro.
  P=Po+pgh
  P=Presión absoluta
  Po=Presión atmosférica

Saludos

Este es el programa para Física II

Primer Parcial:
Estática de Fluidos
Dinámica de Fluidos

Segundo Parcial :
Temperatura y Calor

Tercel Parcial:
Propiedades Térmicas de la Materia
Primera Ley de la Termodinámica

Cuarto Parcial:
Segunda Ley de la Termodinámica