DESARROLLO DE LA TERMODINÁMICAAtkins,P.W. y Clugston M. J.8 19869 Principios de Fisicoquimica, Addison- Weslley Iberoamericana: Wilmongton 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 1.1. ¿cuándo se originó la termodinámica? Se originó con la revolución industrial. 1.2. ¿Qué fue la revolución industrial? Fue una época en donde los ingenieros y los científicos dedicaron su atención a mejorar la eficiencia de las máquinas de vapor. 1.3. ¿Qué eran las máquinas a vapor? Era un motor de combustión externa la cual transforma la energía térmica de una cantidad de agua en energía mecánica. ¿Quién fue el primero en introducir la matemática formal al estudio de la temperatura? Fue el de Rodolph Clausius. ¿Quién hizo el aporte que más se aplica en la química? William Thomson. ¿Quién desarrollo la termodinámica estadística? Ludwig Boltzmann. ¿Quién y en qué año, se obtuvo la interrelación entre las dos formas de transfusión de energía, calor y temperatura? Benjamin Thompson y James Prescott Joule el año no se sabe con certeza solo que se dio en el siglo XIX. ¿Quién definió temperatura? William Thomson (luego Lord Kelvin). Investigue, que llevo a Boltzmann a suicidarse. En esa época la mayoría de los científicos no tomaron el trabajo de Boltzmann seriamente y muchos, incluido Ostwald, se opusieron fuertemente a la validez del mismo. Boltzmann quien se deprimía fácilmente, constantemente caía en grandes depresiones debido a la falta de aceptación de su trabajo dentro de la comunidad científica. Esto lo llevó a suicidarse en 1906, mientras vacacionaba con su esposa y su hija. Su muerte fue especialmente trágica, ya que después de ella, su trabajo fue validado. Investigue las ocupaciones de cada uno de estos hombres que constituyeron la termodinámica. James Prescott Joule: Físico británico, a quien se le debe la teoría mecánica del calor, y en cuyo honor la unidad de la energía en el sistema internacional recibe el nombre de Joule. William Thomson: Físico y matemático británico. Se le conoce comúnmente como lord Kelvin, y era el segundo hijo de James Thomson, profesor de matemáticas de la Universidad de Glasgow. Rudolf J.E. Clausius: Físico alemán. fue uno de los fundadores de la termodinámica. Josiah Willard Gibbs: fue un físico estadounidense que contribuyó de forma destacada a la fundación teórica de la termodinámica. Ludwig E. Boltzmann: Físico austriaco cuyas aportaciones en el campo de la teoría cinética de gases marcaron el desarrollo posterior de diversos campos de la Física. Su novedosa aplicación de métodos probabilísticos a la mecánica permitió una fundamentación teórica de las leyes fenomenológicas de la termodinámica y marcó el camino para el desarrollo posterior de la termodinámica del no equilibrio. Nicolas Leonard Sadi Carnot: Ingeniero y científico francés. Describió el ciclo térmico que lleva su nombre (ciclo de Carnot), a partir del cual se deduciría el segundo principio de la termodinámica. Benoit Paul Emile Clapeyron: fue un francés ingeniero y físico , uno de los fundadores de la termodinámica . Max Karl Ernest Ludwig Planck: fue un físico alemán considerado como el fundador de la teoría cuántica y galardonado con el Premio Nobel de Física en 1918. El Calor Kirillin,V.A.Sichev,V.V y Sheindlin,A. (1976)Termodinamica Tecnica,Editorial Mir: Moscù,Pp.34-37. 9. Explique cómo se llegó a obtener el concepto de calor a través de la historia. por primera vez. durante la serie de experimentos que realizó en Inglaterra. El conde Rumford prestó atención a la teoría del calor. definía a éste como un fluido libre de .Explique las observaciones de Rumford y su fábrica de calor. La teoría calórica del calor. predominante en esa época.10. sobre la fuerza de la pólvora. en el año 1778. . Como hemos visto. Por el contrario. Benjamín Thompson decidió naturalmente estudiar en teoría. una campana suena sin interrupción cuando se la golpea y emite su sonido tan a menudo como lo deseemos. El trabajo de ingeniería en el arsenal de Munich le brindó una oportunidad sumamente afortunada para llevar a cabo algunos experimentos notables. es cierto. por consiguiente. La teoría calórica del calor explicaba los hechos conocidos y sobre la base de sus razonamientos. durante su juventud. por consiguiente. sin que esta sustancia se agotase gradualmente. y también de manera experimental. ¿Pueden continuar produciéndolo sin quedar finalmente agotados? Dejemos que el resultado de los experimentos decida esta cuestión Experimentos sobre perforación de cañones El experimento realizado por Rumford. Así. En el curso de su trabajo. contribuyeran a fortalecer su creencia en la teoría vibratoria del calor. Medimos esta "cantidad de calor" con un "calorímetro". Concluyó que las explosiones de mayor velocidad producían una oscilación de mayor frecuencia en el metal del cañón y. producen abundante calor. Tomando esta conclusión como punto de partida. los físicos carecían de herramienta alguna con la cual decidir entre las diversas y contradictorias teorías sobre la naturaleza del calor. En el más famoso de sus experimentos.. Una esponja llena de agua y colgada de un hilo en el medio de un cuarto lleno de aire seco. sobre perforación de cañones. comunicase esta sustancia de manera continua a varios otros cuerpos que lo rodean. Si la cantidad de calor producida en la explosión era resultado de la liberación de calórico. La teoría de Boerhaave explicaría las observaciones de Thompson. Hablamos del "flujo" de calor desde un cuerpo hacia otro. Como tal. un cuerpo caliente se expandía cuando el fluido penetraba en él y se contraía cuando el fluido lo abandonaba. de paso. Hasta la aparición de la termodinámica. el calor. era responsable de la producción de fusiles y cañones militares. era producto de la vibración de un cuerpo. Es bien sabido que si se frotan entre sí dos cuerpos duros. Si uno piensa en los términos vinculados a la física del calor. pero pronto el agua se evapora y la esponja ya no puede entregar humedad. debería ser absolutamente imposible que un cuerpo . el sonido no lo es. en su intento de explicar la fuerza de la pólvora. para refutar la materialidad del calor. Y descubrió que esto no era cierto. descubre que nuestra terminología refleja todavía la influencia que esta teoría ejerció sobre el pensamiento de los físicos durante los siglos XVIII y XIX. El fluido en cuestión poseía volumen. una temperatura más elevada. debía ser siempre la misma. se tituló "Fuentes de Calor Excitado por Fricción . sin la menor pérdida perceptible. pasó su vida buscando experimentos que refutaran la teoría del calórico y. la física básica del proceso. en la década 1860-70.penetrar en un cuerpo cuando se lo calentaba y salir del mismo modo cuando se enfriaba. analiza las dos teorías rivales: "Si la existencia del calórico fuese un hecho irrefutable. al igual que el sonido. pues al expandirse. los gases producidos por las explosiones pasaban por el cañón con mayor velocidad cuando estaban libres que cuando impulsaban un proyectil. comunica su humedad al aire. Como se sabía que en la explosión de la pólvora se generaba abundante calor. se consideraba que el mecanismo de propulsión era el fluido calórico liberado como resultado de la reacción química presente en la explosión. le desconcertó el hecho de que cuando disparaba su cañón sin balas. La humedad es una sustancia. el barril se calentaba más que cuando realmente disparaba proyectiles. cualesquiera fuesen las circunstancias de la explosión. los hombres de ciencia pudieron predecir muchos fenómenos antes de su descubrimiento experimental. Thompson había leído el Treatise on Fire [Tratado sobre el fuego] de Boerhaave y sabía que según la teoría propuesta por este autor. Medimos la cantidad de calor en "calorías" y hablamos de la "cantidad de calor" que posee un determinado cuerpo. el conde Rumford ascendió hasta llegar al puesto de Inspector General de Artillería del ejército bávaro. En Woburn. su capacidad de emitir calor disminuía más y más. Fotómetro de Rumford. tanto más curiosos e interesantes me parecían. obligaba al fluido calórico a salir del material. y el calor aún más intenso . de las virutas metálicas separadas de aquél por el taladro. se presentan oportunidades de contemplar algunas de las operaciones más curiosas de la naturaleza y. Cuanto más meditaba sobre estos fenómenos." Conforme a la teoría del calórico.. tópico sobre el cual mucho se ha dividido la opinión de los filósofos en todos los tiempos. pero después de martillarla durante cierto rato. "Sucede con frecuencia que en los asuntos y ocupaciones ordinarias de la vida. a menudo. me llamó la atención el considerable calor que adquiere un cañón de bronce al corto tiempo de comenzar a perforarlo. Una investigación minuciosa de los mismos parecía prometer una comprensión más profunda de la naturaleza oculta del calor. . el rozamiento generaba calor pues la fuerza actuante entre los cuerpos que producían tal rozamiento. La tarea común de fabricar herraduras se señalaba a menudo como prueba de esta posibilidad de obligar al calórico a salir de un cuerpo. tan cierto hoy como lo era entonces. sometiéndolo para ello a una presión elevada. con sus martillazos. Cuando un herrero comenzaba a martillar la herradura. podía mantenerla otra vez caliente a golpes de martillo. y cuando el herrero ya no podía. volvía a introducirla en la fragua para recalentarla.. se calentaba mucho. Hecho esto. podrían realizarse experimentos filosóficos muy interesantes sin dificultades ni expensas mediante maquinaria fabricada para las meras finalidades mecánicas de las artes y oficios … Dedicado últimamente a supervisar la perforación de cañones en los talleres del arsenal militar de Munich. mantener la herradura caliente.Detalle del estudio sobre perforación de cañones El ensayo comienza con un trozo filosófico. y permitirnos formar algunas conjeturas razonables respecto a la existencia o inexistencia del fluido ígneo (calórico). que salían del centro del cañón durante ese proceso. sin importar el tiempo que mantuviese en funcionamiento el taladro. antes de someterlo al perforado. Si bien nada había. Thompson se propuso determinar la capacidad calórica del cañón antes de perforarlo. no ponerlo de manifiesto. sería posible demostrar ese fenómeno durante el proceso de perforar un cañón Las virutas metálicas. Descubrió que independientemente de la duración del experimento. que pudiera con justicia considerarse sorprendente en este hecho. Al parecer. y también la capacidad calórica de las virutas metálicas emergentes del mismo durante ese proceso. Sus mediciones muy cuidadosas de estas capacidades térmicas. (Derecha) Modelo de un hogar de Rumford. reconozco honestamente que me infundía cierto grado de placer infantil. por lo tanto. En consecuencia. a la conclusión de que la cantidad de calor producido no parecía disminuir en manera alguna.Disposición experimental del estudio sobre perforación de cañones. puede apreciarse en la figura 8 y la lámina H. El mismo Rumford escribe: "Sería difícil describir la sorpresa y el asombro expresados en los rostros de los espectadores al ver una cantidad tan grande de agua fría calentarse y realmente hervir sin fuego. si yo ambicionara la reputación de filósofo serio. y le deleitaba realizarlo delante de sus visitantes. la segunda es una fotografía de un modelo del experimento. (Izquierda) Modelo de un hogar humoso. Perforando el cañón sumergido en agua y midiendo el tiempo necesario para que ésta entrara en ebullición. pudo lograr una medida de la cantidad de calor producida. demostraron que eran exactamente iguales y. Thompson adujo que si era posible extraer calórico en forma de calor aplicando una presión elevada. que durante el proceso de perforación no se perdía calor material alguno. Los partidarios de la teoría del calórico sostenían que cuando la herradura era introducida nuevamente en el fuego. por lo tanto. El dispositivo experimental ideado por el conde Rumford para sus experimentos finales sobre el perforado de cañones. el tiempo necesario para que el agua comenzara a hervir partiendo de la temperatura ambiente. la teoría del calórico predecía la imposibilidad de producir calor en forma continua. éste volvía a entregarle el calórico que le había sido arrancado por los martillazos y. en verdad. el proceso podía repetirse. . era siempre el mismo llegó. debían mostrar menor capacidad calórica que el mismo peso de metal perteneciente al cañón. La primera reproduce la ilustración del mismo conde para su ensayo. debiera ciertamente ocultar ese placer. Rumford repitió el experimento muchas veces. en un cuerpo aislado. por lo tanto. a saber: ¿Qué es el calor? ¿Existe algo que pueda llamarse fluido ígneo? ¿Existe algo que pueda llamarse con propiedad calórico? Hemos visto que en la fricción de dos superficies metálicas puede excitarse una cantidad muy considerable de calor. Escribió artículos sobre los problemas de la física en esos años. no refuta de manera alguna la teoría del calórico. pues en tres de los experimentos. hacia 1850. le valió abundantes críticas en su tiempo.034 libras-pies por BTU [1]. titulado Heat as a Mode of Motion [El calor como una modalidad del movimiento]. señaló con sumo cuidado que los mismos no echaban a perder el cañón y que una vez finalizados. ¿Fue suministrado por el aire? No puede ser. Esta afirmación. ¿De dónde proviene el calor continuamente emitido de esta manera en el experimento anterior? ¿Lo suministraron las pequeñas partículas de metal desprendidas de las masas sólidas más grandes al frotarlas una contra otra? Como hemos visto. La vinculación cuantitativa. ese fuego encendido directamente bajo el agua produciría mucho más calor y sería mucho más eficiente en el proceso para lograr la ebullición. Ejerció una gran influencia sobre la enseñanza de la física en Inglaterra y a fines del siglo XIX cumplió una triunfante gira por los Estados Unidos de Norteamérica. al mantener la maquinaria sumergida en agua. Importancia de los aportes de Rumford Estas limitaciones no disminuyen la grandeza de la contribución de Rumford. así como la medición del calor producido por una corriente eléctrica nada nos dice sobre la naturaleza fundamental de la electricidad. pero en la perspectiva histórica debemos cuidar de no suponer por parte de Rumford una comprensión de la naturaleza del calor que no poseía. . no comprendía la naturaleza del calor. comentando al respecto: "En esta memoria. en uno de ellos. no era ésta una manera económica de hervir agua. Rumford afirma que sus experimentos habían demostrado que el calor producido por la perforación era inagotable. admitió que si bien la máquina perforadora producía una gran cantidad de calor. pues con ella extrapolaba al infinito experimentos de unas pocas horas. a juzgar por todos los indicios que él mismo ha dejado. En su artículo. Muchos años después de Rumford. el mismo Joule señaló que las mediciones de Rumford podían haberse usado para establecer esta relación cuantitativa. señaló. Es evidente. su autor no nos da indicio alguno de haber pensado. El suyo fue un paso en la dirección correcta. Por hermoso que sea este experimento. Rumford aniquila la teoría material del calor. no podía ser éste el caso. reprodujo el trabajo de Rumford sobre el experimento de perforación de cañones. uno de sus críticos le desafió a continuar sus experimentos hasta que el cañón se gastara por completo antes de poder llegar a esa conclusión. sin embargo. Segundo. y que este calor es emitido en una corriente o flujo constante en todas direcciones sin interrupción ni intervalo. Hablando con franqueza. Nada tan poderoso se ha escrito desde entonces sobre este tema". y sin signo alguno de disminución o agotamiento. Rumford agregó dos observaciones un tanto divertidas a su análisis de estos experimentos. Más aún. pues escribió refiriéndose a estos experimentos: Meditando sobre los resultados de todos estos experimentos. Primero. como cabía esperarlo. Sin embargo.en esa vinculación sino en términos cualitativos. Joule usó los datos publicados por el Conde para Calcular el equivalente mecánico a partir del experimento de perforación de cañones y obtuvo el valor de 1. corporizada en mediciones del equivalente mecánico del calor. que se trata de una burda simplificación. El profesor Tyndall fue uno de los más populares conferencistas sobre temas de física que jamás haya existido. No cabe duda de que el experimento cuidadosamente realizado por Rumford puso de manifiesto una verdadera relación entre el calor y el trabajo mecánico. sugerencia que Rumford pasó por alto. llegamos naturalmente a esa gran cuestión que tantas veces ha sido tema de especulación entre los filósofos. si uno quemara el pienso con que se alimenta a los caballos que hacen girar la perforadora. el arma podía perforarse según el procedimiento normal y utilizarse todavía en el arsenal militar. se impedía por completo el acceso de aire de la atmósfera. valor que difiere en menos de veinticinco por ciento del equivalente aceptado en la actualidad) Fue también Joule quien señaló que la medición del calor a base de trabajo mecánico no conduce necesariamente a comprender la naturaleza del calor. El motivo por el cual se lo cita tan a menudo debe atribuirse quizá al profesor John Tyndall. hubo de esperar hasta la brillante teoría de Sadi Carnot y hasta las precisas determinaciones de James Prescott Joule.En su omnipresente deseo de ser considerado como hombre completamente práctico. de forma que los alrededores (ambiente) no pudiera influir en la temperatura por conducción de calor. salvo el MOVIMIENTO. empero. no había descomposición química de parte alguna de esta agua. en verdad. o por el pequeño cuello de metal mediante el cual se unía el cilindro hueco al cañón? Estas suposiciones parecen aún más improbables que cualquiera de las mencionadas antes. no podía razonablemente esperarse). . Si las pesas (de masa m) caen desde una distancia h. es decir la cantidad de trabajo que es necesario realizar para elevar la temperatura de 1 gramo (g) de agua en 1 grado Celsius ( ºC). Y al razonar sobre este tópico. durante todo el tiempo que duró el experimento. en el que estaba sumergido un agitador de unas paletas giratorias cuyo giro estaba accionado por un mecanismo que dependía de la bajada de un peso. formarse ideas claras de algo capaz de ser excitado y comunicado tal como el Calor fue excitado y comunicado en estos experimentos. en efecto. Despreciando la energía que se pierde en los rozamientos. particularmente sobre un tópico que durante tantos milenios los más ilustrados filósofos han intentado comprender. esto no debiere desalentarnos en manera alguna. la perdida de energía potencial es igual a mgh. continúa y propaga en los cuerpos ese tipo particular de movimiento que se supone constituye el Calor. y tampoco había signos de descomposición de ninguna índole. El instrumento de Joule consistía de un recipiente con agua (el sistema).¿Lo suministró el agua que rodeaba a la maquinaria? Es evidente que no podía deberse a este motivo: primero. y al escapar a la atmósfera habría sido observado. Pero aunque el mecanismo del calor sea. Pero aunque examiné el agua con frecuencia para ver si se elevaban burbujas de aire e incluso había hecho preparativos para atraparlas e inspeccionarlas si alguna aparecía. o disminuir siquiera el ardor en nuestros intentos de investigar las leyes de su funcionamiento. Esta energía causa el incremento en la temperatura del agua (medida con un termómetro). y me parece difícil. El agua estaba en un contenedor de paredes adiabáticas (paredes que no permiten el paso del calor). De haber tenido lugar esta descomposición (la cual. en segundo lugar. ni sucedían en el agua otros procesos químicos. si no imposible. el campo que se nos da para explorar. Lejos de mi ánimo pretender saber cómo o por cuáles medios o artimañas mecánicas se excita.Explique el experimento de Joule. ninguna percibí. y no tengo la presunción de molestar [al lector] con meras conjeturas. esto es se producía trabajo sobre el agua. 11. no debemos dejar de considerar la muy notable circunstancia de que la fuente del calor generado por fricción en estos experimentos parecía evidentemente inagotable. No es necesario agregar que algo que puede suministrarse sin limitaciones a un cuerpo aislado o sistema de cuerpos aislados. no puede en manera alguna ser una sustancia material. porque esta agua recibía continuamente calor de la maquinaria y no podía dar y recibir al mismo tiempo calor al mismo cuerpo. Las pesas caían a velocidad constante. y al caer permiten que al agitador diera vueltas dentro del agua. el trabajo mecánico realizado sobre el agua es igual a la pérdida de energía mecánica de las pesas que caen. ¿Cuánto podemos avanzar en cualquiera de los senderos que la ciencia ha abierto ante nosotros antes de vernos envueltos en esas espesas nieblas que limitan por todos lados el horizonte del intelecto humano? Cuán amplio y cuán interesante. pues el calor salía continuamente de la maquinaria o era emitido por ella a través de estos dos pasajes. uno de esos misterios de la naturaleza situados más allá del alcance de la inteligencia humana. al mismo tiempo debía haber quedado en libertad uno de sus fluidos elásticos componentes (muy probablemente aire inflamable). más en vano. La pérdida de energía potencial puede medirse fácilmente determinando la distancia que descienden las pesas. ¿Es posible que el calor pueda haber sido suministrado por medio de la barra de hierro en cuyo extremo se fijaba el taladro de acero romo. El experimento clásico de Joule fue diseñado para determinar la cantidad de trabajo que se requiere para producir una determinada cantidad de calor. cuando el “calor” fluye de una objeto frío a otro caliente. es la energía la que está siendo transferida desde el frío al caliente.¿Qué concepto introdujo Carnot y que relevante fue para el estudio de la termodinámica? En su nueva formulación del principio de Sadi Carnot. Tradicionalmente se ha seguido expresando la energía térmica en calorías para luego convertirlas utilizando el equivalente mecánico del calor en las unidades estándar de energía mecánica.A. Carnot? Es importante reconocer el trabajo de Sadi Carnot lo cual han servido de base para la termodinámica. estableció por primera vez las ideas básicas de la segunda ley de la termodinámica. y se conoce por razones históricas con el nombre de equivalente mecánico del calor.18 unidades de trabajo mecánico o Julios (J. . Así el calor es energía que es transferida desde un cuerpo a otro debido a su diferencia de temperatura. Como resultado de los experimentos de Joule y de otros experimentos posteriores. sino más bien como una forma de transferencia de energía. en honor a Joule se dio su nombre a la unidad de energía del sistema internacional. publicado en 1850.5 ºC a 15. Una vez establecida la equivalencia experimental entre energía y calor. se puede describir la experiencia de Joule como la determinación del valor de la caloría en unidades normales de energía.¿cuán importante fue el trabajo de S. SI) para elevar la temperatura de 1 g de agua en 1 ºC. ni una forma de energía.5 ºC.186 J/g ºC cuando la temperatura del agua se incrementa de 14. 1-1objetivos de la termodinámica química 1-2 Limitaciones de la termodinámica clásica Klotz. se aplican hoy en día en disciplinas en donde la transformación del calor en energía mecánica es importante. Benjamin: Nueva York. Pp. Este resultado nos dice que 4.(1964) Introduction To Chemical Thermodynamics. conocido como ciclo de Carnot. se interpreta que el calor no es una sustancia. W. En su trabajo más importante sobre la teoría mecánica del calor. Los conceptos que utiliza en su libro.El experimento de Joule e infinidad de experimentos realizados posteriormente indican que hace falta aproximadamente 4.M. Hoy en día todas las formas de energía se expresan normalmente en Julios.1-5 12.18 J de energía mecánica son equivalente a 1 caloría de energía térmica. 13.I. propuso la teoría del calor conocida como la ley de la Constantinopla térmica sobre una base más sólida y más verdadera. En 1865 introdujo el concepto de entropía. Medidas más precisas hechas posteriormente han determinado que 4. El primer principio de la termodinámica establece que la energía se conserva cuando un sistema pasa de un estado inicial a un estado final. la biología.. En Termodinámica se supone que el límite de un sistema es una superficie matemática. Si Clausius no hubiese sustituido el término "cantidad térmica". por el de entropía. Un sistema se dice cerrado cuando está rodeado por un límite impermeable a la materia. "flujo de calor". desde el nivel cuántico hasta la biosfera y el espacio exterior. cerca del equilibrio. el lenguaje termodinámico habría constituido una barrera formidable en la comprensión de los principios de una de las teorías más importantes y autoconsistentes de la física. a la que atribuimos ciertas propiedades ideales como rigidez. debido más al lenguaje que a la naturaleza inherente a los conceptos. La termodinámica clásica se refiere a los estados macroscópicos y propiedades termodinámicas de los sistemas grandes. El estudiante identifica. i. la química. que toma parte de.Un límite es toda pared. pero debe reconocerse que conlleva fuertes implicaciones verbales que generan problemas. contorno o borde real o ideal que separa el sistema del ambiente. "transferencia de calor". se mantuvieron.e. . Los límites reales tan sólo se aproximan a las propiedades de los límites ideales de la Termodinámica. "capacidad calorífica". El término “clásico” refleja el hecho de que representa el nivel de conocimiento en el siglo 19. lo cual le crea confusiones conceptuales serias. al calor con un fluido hipotético. 17. entre otras. la termodinámica clásica sigue siendo una ciencia práctica y ampliamente utilizado. Sin embargo. 18. La terminología ha persistido porque es útil. pero nada nos dice de cómo podemos saber cuál de los dos estados es el inicial y cual el final. en consecuencia la energética es una disciplina muy amplia. cerca del equilibrio.Si se dice termodinámica clásica. aunque fueron cambiando los conceptos asociados a ella. debido a Carnot. 15. trabajo y calor a partir de las leyes de la termodinámica. Las expresiones "calor latente". así. de la antigua teoría. Una interpretación atómica de estos principios se proporcionó más tarde por el desarrollo de la mecánica estadística. no nos da información acerca de la evolución del sistema. que fueron concebidas como una medida de la capacidad de un cuerpo para "almacenar" calórico. La energía fluye a todas las escalas. entonces ¿Hay otra termodinámica no clásica? Explíquelo.Explica que era esa “cantidad térmica” en los escritos de Carnot. labioquímica y la ecología. impermeabilidad y otras que describiremos más adelante.¿Qué sustento tiene que energética tenga un término más apropiado para termodinámica aplicado a las reacciones químicas? En las reacciones químicas se crean y destruyen enlaces moleculares y es por esa razón que en vez de decir termodinámica aplicado se dice energética porque esta alude al estudio científico de las transformaciones durante el flujo y almacenamiento de energía. Es indudable que existe un importante impulso verbal que asocia la transferencia o flujo con una sustancia. Es objeto de debate continuo el tema de los límites entre las distintas disciplinas: dónde termina y empieza a ser energética. y también se las crea al mantener expresiones como "capacidad calorífica" y "calor latente".¿Cuál es el propósito principal de la termodinámica clásica? La termodinámica clásica se refiere a los estados macroscópicos y propiedades termodinámicas de los sistemas grandes. 16. Por tanto el primer principio es insuficiente para indicarnos el estado de un sistema. y abierto cuando está rodeado por un límite permeable.14. y la termodinámica no clásica es que ahora conocemos y es Termodinámica química es el estudio de la interrelación de la energía con las reacciones químicas o con un cambio físico de estado dentro de los límites de la ley de la termodinámica. Se utiliza en el modelo de intercambio de energía. la termodinámica.Explique las limitaciones que presenta el estudio de la termodinámica clásica 19. El campo de la termodinámica y su fuente primitiva de recursos se amplía en la medida en que se incorporan nuevas áreas como las referentes a los motores de combustión interna y ultimamente los cohetes. sin embargo sabemos por la experiencia que este nunca es el caso. extraídos de la generalización de innumerables estudios experimentales y que no son más que restricciones que la naturaleza impone a las transformaciones de energía. reemplazando el trabajo manual por la máquina que facilitaba su realización y lograba mayor rapidez. por ello el inicio se encuentra en el bombeo de aguas del interior de las minas y el transporte. Para resolver la cuestión propuso que se estudiara todo el procedimiento desde el punto de vista mas gene-ral.Por ejemplo. estos avances que gravitaban directamente en la economía. Sadi Carnot (1796-1832) es el fundador de la termodinámica como disciplina teórica.Redacte in resumen completo tomando como fuente la bibliografía antes abarcando toda la información que dispongan. Las bases de las propuestas de Carnot se pueden resumir haciendo notar que fué quien desarrolló el concepto de proceso cíclico y que el trabajo se produ-cía enteramente . Como muchas disciplinas. mas aun si tomamos en cuenta la importancia que revisten temas de tanta actualidad como la contaminación. Llamó la atención de Carnot el hecho de que no existieran teorias que ava-laran la propuestas utilizadas en el diseño de las máquinas de vapor y que todo ello dependira de procedimientos enteramente empíricos. Su desarrollo fué tomando como objetivo principal el perfeccionamiento de las tecnologias aplicadas con el fin de hacer mas facil la vida del hombre. 21. electromagnetismo…) está basada en unos principios matemáticamente indemostrables. El origen fué sin lugar a dudas la curiosidad que despertara el movimiento producido por la energía del vapor de agua. máquina o fluido en especial. La construcción de grandes calderas para producir enormes cantidades de trabajo marca tambien la actualidad de la importancia del binomio máquinas térmicas-termodinámica. sin hacer referencia a un motor. A partir de experiencias como ésta deducimos un nuevo principio que implica una nueva variable de estado. Mas tarde se intensificaron los esfuerzos por lograr el máximo de rendimiento lo que llevó a la necesidad de lograr un conocimiento profundo y acabado de las leyes y principios que regian las operaciones realizadas con el vapor. escribió su trabajo cumbre a los 23 años. si juntamos dos gases uno a una temperatura mayor que otra no hay nada en el primer principio que impida que el gas caliente se caliente más y el gas frío se enfríe. 20.fluidodinámica. Este escrito estuvo desconocido durante 25 años hasta que el físico Lord Kelvin redescubriera la importancia de las propuestas contenidas en él. la termodinámica surge de los procedimientos empíricos que llevaron a la construcción de elementos que terminaron siendo muy útiles para el desarrollo de la vida del hombre.¿por qué se dice que la termodinámica es una ciencia fenomenológica? Porque al igual que otras partes de la física (mecánica. Creemos que la termodinámica es un caso muy especial debido a que sus inicios se pierden en la noche de los tiempos mientras que en la actualidad los estudios sobre el perfeccionamiento de las máquinas térmicas siguen siendo de especial importancia. En el año 1850 Clausius dscubrió la existencia de la entropía y enunció el segundo principio: Es imposible que una máquina térmica que actúa por sí sola sin recibir ayuda de ningún agente externo. no obstante ya estaba germinando la idea de que esa hipótesis no era la adecuada. con las conclusiones de Joule. En 1851 Lord Kelvin publicó un trabajo en el que compatibilizaba los estudios de Carnot. En esta época todavía tenía vigencia la teoría del calórico. en el marco de las sociedades científicas las discusiones eran acaloradas. Dos ideas se fueron sucediendo a lo largo de los siglos XVII y parte del XVIII: el calor como fluido y el movimiento del calor. El principio de Carnot establece que la máxima cantidad de trabajo que puede ser producido por una máquina térmica que trabaja entre una fuente a alta temperatura y un depósito a temperatura menor. Y junto a Clausius derrotaron la teoría del calórico. Joule se valió para esta experiencia de un sis-tema de hélices que agitaban el agua por un movimiento producido por una serie de contrapesos que permitian medir la energía mecánica puesta en juego. Por ello demostró que ninguna máquina podía ser mas eficiente que una máquina reversible. fundadores de la termodinámica teórica. ubicaron el principio de Carnot dentro de una rigurosa teo-ría científica estableciendo un nuevo concepto. llegando a establecer el principio básico de la . en especial en base a los trabajos de Lord Kelvin quien junto a Clausius terminaron de establecer las bases teóricas de la termodinámica como disciplina independiente. James Prescot Joule (1818-1889) se convenció rapidamente de que el trabajo y el calor eran diferentes manifestaciones de una misma cosa. Esto producía una cota en el rendimiento y la posibilidad de construcción de máquinas de vapor."dejando caer" calor desde una fuente de alta temperatura hasta un depósito a baja temperatura. Pero la complejidad de los fenómenos caloríficos y la falta de técnicas apropiadas para medir el calor y la temperatura dificultaron el avance en la construcción de una teoría satisfactoria sobre el calor. Las altas temperaturas del vapor presuponen muy altas presiones y la expansión del vapor a bajas temperaturas producen grandes volúmenes de expansión. basados en el calórico. A partir de las investigaciones de Joule se comenzó a debilitar la teoría del calórico. es el trabajo producido por una máquina reversible que opere entre esas dos temperaturas. A pesar que estas ideas fueron expresadas tomando como base la teoría del calórico. Uno de los científicos que iniciaron el estudio del calor fue el escocés JOSEPH BLACK (1728-1799) que inició los experimentos con mezclas de cuerpos a distintas temperaturas. También introdujo el concepto de máquina reversible. el segundo principio de la termodinámica. resultaron válidas. Su expe-riencia mas recordada es aquella en que logra medir la equivalencia entre el traba-jo mecánico y la cantidad de calor. Carnot también establece que el rendimiento de cualquier máquina térmica depende de la diferencia entre temperatura de la fuente mas caliente y la fría. En tanto el calor no sedio Hasta mediados del siglo XIX no fue posible llegar a una comprensión completa del concepto de calor y su relación con la energía. compartió las investigaciones de Clausius y reclamó para sí el postulado del primer principio que enunciaba así: Lord Kelvin también estableció un principio que actualmente se conoce como el primer principio de la termodinámica. transporte calor de un cuerpo a otro que está a mayor temperatura. Posteriormente Clausius y Kelvin. el calor es una forma de energía. pero nada nos dice de cómo podemos saber cuál de los dos estados es el inicial y cual el final. manifestada normalmente por la emisión o absorción de calor. consume menos oxígeno. por tanto. La relación del calor con la energía y el establecimiento de una ley general de conservación de la energía la debemos en su formulación inicial al científico alemán JULIUS ROBERT MAYER (1814-1878). El estudio de estas variaciones de energía es objeto de la Termoquímica. BENJAMIN THOMPSON. marqués de Laplace (1749-1827) colaboró con Lavoisier en el diseño de calorímetros y el estudio de la respiración. y el proceso no parece detenerse si una vez perforado el cañón el taladro sigue en movimiento. proceso que llegaron a caracterizar como una combustión en la que se podía medir el calor desprendido. calor y trabajo. . y de su importancia puede darnos idea el hecho de que no sólo hay muchas reacciones (en especial las de combustión) que tienen como único objetivo el aprovechamiento de la energía desprendida. En sus viajes como médico de un barco llegó a Extremo Oriente y observó. puso en duda su naturaleza material al comprobar reiteradamente la ausencia de peso del calor. La Termoquímica estudia los intercambios de energía que acompañan a las reacciones químicas. sino que también la espontaneidad de una reacción viene determinada primordialmente en muchos casos por el aspecto energético. no nos da información acerca de la evolución del sistema. conde de Rumford (1753-1814). no obstante planteaba serias dudas que fueron resueltas con el desarrollo de la nueva ciencia del calor basada en el movimiento. Por ejemplo. Pero si se asocia al movimiento de las partículas que forman el cañón sería razonable pensar que se manifestara mientras dure el movimiento del taladro.conservación del calor. Su experiencia como encargado del taladro de cañones en la fábrica de arsenal militar de Munich le permitió observar que las virutas metálicas procedentes de la perforación llegan a desprender tanto calor que hacen hervir el agua. que la sangre de sus venas era casi tan roja como la de las arterias. Black utilizaba la idea del fluido calorífico o ígneo. Joule realizó numerosos experimentos que verificaron las ideas de Mayer y de Rumford y abrió paso al establecimiento definitivo de las relaciones entre los conceptos de energía. Mayer disputó con el científico inglés JAMES PRESCOTT JOULE (1818-1889) la prioridad del establecimiento de una relación de equivalencia entre la cantidad de calor intercambiada en la expansión de un gas con el trabajo realizado. El astrónomo y matemático francés PIERRE SIMON. sin embargo sabemos por la experiencia que este nunca es el caso. A partir de experiencias como ésta deducimos un nuevo principio que implica una nueva variable de estado. fundamento de la calorimetría. Por tanto el primer principio es insuficiente para indicarnos el estado de un sistema. Y en sus limitaciones El primer principio de la termodinámica establece que la energía se conserva cuando un sistema pasa de un estado inicial a un estado final. En sus reflexiones llegó a la conclusión que se debía a que en el calor de los trópicos el cuerpo humano necesita menos energía y.e. de origen norteamericano. Es un hecho experimental que en toda reacción química hay una variación de energía. i. Si el calor fuera un fluido material no se podría producir de forma ilimitada. que el químico francés ANTOINE LAVOISIER (1743-1794) llamó calórico. al ver sangrar a los marineros. Aunque la idea del fluido calorífico era útil para medir el calor intercambiado entre cuerpos puestos en contacto. si juntamos dos gases uno a una temperatura mayor que otra no hay nada en el primer principio que impida que el gas caliente se caliente más y el gas frío se enfríe.. Se da que los OBJETO DE LA TERMODINÁMICA QUÍMICA.