Termodinámica: El Secreto de tu Café y el Universo en Venezuela

Las relaciones entre calor, trabajo, temperatura y energía en sistemas físicos

Sistema que intercambia tanto materia como energía con su entorno

Ejemplo: una olla hirviendo con tapa abierta

Estado donde no hay flujo neto de materia ni energía entre sistemas

Temperatura, presión y composición son uniformes

Propiedad que define el estado de un sistema en equilibrio

Ejemplos: presión, volumen, temperatura, energía interna

La energía cinética promedio de las partículas en un sistema

No es lo mismo que calor, que es transferencia de energía

La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma

ΔU = Q - W

En un sistema aislado, la entropía nunca disminuye

La entropía mide el desorden molecular

Es imposible alcanzar el cero absoluto en un número finito de pasos

La entropía de un cristal perfecto es cero a 0 K

Si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio entre sí

Base para los termómetros

Los procesos reales generan calor residual que aumenta el desorden molecular

Ejemplo: un huevo al romperse nunca se recompone solo

Proceso donde la temperatura del sistema permanece constante

Ejemplo: hervir agua a presión atmosférica constante

Proceso donde no hay transferencia de calor con el entorno (Q=0)

Ejemplo: expansión rápida de un gas en un cilindro

Un proceso reversible puede invertirse sin dejar cambios en el entorno

Todos los procesos reales son irreversibles

Secuencia de procesos donde el sistema regresa a su estado inicial

Ejemplo: ciclo de Carnot en motores térmicos

En Caracas (900 msnm) el agua hierve a ~96°C, en Mérida (1600 msnm) a ~93°C

A mayor altitud, menor presión atmosférica y menor temperatura de ebullición

Aumenta la presión interna, elevando la temperatura de ebullición del agua

Permite cocinar alimentos más rápido en Barquisimeto

Transfiere calor por conducción desde la superficie caliente a la masa de maíz

La energía se propaga por contacto directo entre moléculas

Convierte energía potencial gravitatoria en energía cinética del agua en caída libre

La altura de 979 m genera gran energía cinética al impactar

La menor presión atmosférica en zonas altas cambia la extracción de sabores

Afecta la solubilidad de los compuestos aromáticos

Los motores convierten energía química del combustible en trabajo mecánico con pérdidas por calor

La eficiencia depende de la temperatura de combustión y refrigeración

U = $\frac{3}{2}$nRT para gases monoatómicos

R es la constante universal de los gases

W = $\int$ P dV

En un proceso isobárico: W = P$\mathrm{\Delta }$ V

Q = mc$\mathrm{\Delta }$ T

c es el calor específico del material

$\eta$ = 1 - $\frac{T_f}{T_c}$

$T_c$ es temperatura caliente, $T_f$ temperatura fría

$\mathrm{\Delta }$ S = $\int$ \frac ParseError: Unexpected end of input in a macro argument, expected '}' at end of input: \frac{d$Q_{rev}$}{T}

Para un proceso isotérmico: $\mathrm{\Delta }$ S = $\frac{Q}{T}$

G = H - TS, indica si un proceso es espontáneo a presión y temperatura constantes

H es entalpía, T temperatura, S entropía

Ninguna máquina térmica operando entre dos fuentes puede ser más eficiente que una máquina de Carnot

La eficiencia máxima depende solo de las temperaturas de las fuentes

El gas se almacena a alta presión para reducir su volumen y mantenerlo líquido

La presión depende de la temperatura ambiente

El hielo tiene menor densidad que el agua líquida debido a su estructura cristalina

Esto es anómalo: la mayoría de sustancias se contraen al solidificarse