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

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

La presión en los gases

DefiniciónUnidad SI: el pascal N/m2

Otras unidades: atmósfera, mmHg, bar

barmmHgPaatm 013,176010013,11 5

Trabajo de expansión de un gas

dVpdxSpdxFrdFW

Trabajo a presión constante

VpdVpdVpW

Trabajo isotermo (gases ideales)

Intercambios de calor:transferencia de energía debida a diferencia

de temperaturasin cambio de volumen (sin trabajo)energía desordenada

Conducción

LT

AtQ

Convección TAqtQ

Corrientes de convección

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

Espectro de ondas electromagnéticas

El gas ideal

Concepto

Ecuación de estado

1131,8

molJKR

RTpvn

Vv

TRnTkNnpV

TkNpV

BA

B

Procesos termodinámicosRepresentación gráfica (diagrama pV)

Procesos cuasiestáticos (reversibles)

En gases idealesisotermo (T constante, foco térmico)isócoro (V constante)isóbaro (p constante, foco de presión)

Primer principio de la TermodinámicaFunciones de estadoEnergía interna Criterio de signos

WQE

dVpQWQdE

Consecuenciasexpansión isoterma de un gas idealprocesos cíclicos

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

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

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)

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

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