Sección 15
Termodinámica
La temperatura absoluta en kelvin se obtiene sumando 273,15 a la temperatura en Celsius.
Inversa
Relación lineal entre las escalas Celsius y Fahrenheit.
El cambio de longitud es proporcional a la longitud inicial y al cambio de temperatura.
El cambio de área es aproximadamente el doble del coeficiente lineal por el área inicial y ΔT.
- sólido isotrópico y cambios de temperatura moderados.
Para sólidos isotrópicos
El cambio de volumen es proporcional al volumen inicial y al cambio de temperatura.
Calor requerido para cambiar la temperatura de una sustancia, sin cambio de fase.
y
Cociente entre el calor transferido y el cambio de temperatura.
se aplica durante un cambio de fase a temperatura aproximadamente constante.
En un sistema térmicamente aislado
En un calorímetro aislado, la suma de los calores intercambiados es nula.
También
El producto PV es proporcional a la cantidad de gas y a la temperatura absoluta.
Para cantidad fija de gas ideal
Para una cantidad fija de gas, PV/T se conserva entre dos estados.
La energía cinética media de traslación de una molécula es proporcional a la temperatura absoluta.
- gas ideal monoatómico.
Equivalentemente
La rapidez cuadrática media de las moléculas es proporcional a la raíz de T.
Cambio
La energía interna de un gas ideal monoatómico es (3/2)nRT.
Para presión constante
El trabajo termodinámico es la integral de P dV; a presión constante, PΔV.
Convención: cuando el gas realiza trabajo sobre el entorno.
El cambio de energía interna es el calor absorbido menos el trabajo realizado por el sistema.
Convención: entra al sistema y es trabajo realizado por el sistema.
Trabajo
Para gas ideal
En un proceso isotérmico de gas ideal, PV es constante, ΔU=0 y Q=W.
También
con
En un proceso adiabático de gas ideal, PV^γ es constante, con γ=C_P/C_V.
La eficiencia de una máquina térmica es el trabajo neto dividido por el calor absorbido de la fuente caliente.
La eficiencia de Carnot depende solo del cociente de las temperaturas absolutas de los focos.
- temperaturas absolutas en kelvin.
El flujo de calor por conducción es proporcional al área y al gradiente de temperatura.
Potencia neta respecto del entorno
La potencia radiada es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta.