Conceptos Clave
Temperatura
Magnitud física que mide la energía cinética promedio de las partículas en un sistema. Se expresa en escalas como Celsius (0°C punto de congelación del agua), Fahrenheit (32°F equivalente) y Kelvin (273.15 K como cero absoluto). No depende de la cantidad de materia y determina la dirección del flujo de calor entre sistemas. A nivel molecular, mayor temperatura significa mayor velocidad de vibración atómica.
Calor
Energía térmica que se transfiere entre sistemas debido a una diferencia de temperatura. Se mide en julios (J) o calorías (cal), donde 1 cal = 4.184 J. Fluye naturalmente del sistema más caliente al más frío mediante conducción, convección o radiación. No es una propiedad del sistema sino un proceso de transferencia que cesa cuando se alcanza el equilibrio térmico entre los cuerpos involucrados.
Entropía
Magnitud termodinámica que cuantifica el grado de desorden o aleatoriedad de un sistema. Se mide en J/K y fue introducida por Rudolf Clausius en 1865. Según la segunda ley, la entropía del universo siempre aumenta en procesos irreversibles. Matemáticamente se expresa como S = k ln(W), donde k es la constante de Boltzmann y W el número de microestados posibles del sistema.
Primera Ley
Principio de conservación de la energía aplicado a sistemas termodinámicos. Establece que la energía interna de un sistema cerrado cambia por la diferencia entre el calor añadido y el trabajo realizado: ΔU = Q - W. Formulada por James Joule y Julius von Mayer en 1840. Significa que la energía no puede crearse ni destruirse, solo transformarse de una forma a otra dentro del sistema.
Segunda Ley
Principio que establece la direccionalidad de los procesos termodinámicos y la imposibilidad del movimiento perpetuo. Formulada por Sadi Carnot (1824) y Rudolf Clausius (1850). Afirma que la entropía de un sistema aislado nunca disminuye y que ninguna máquina térmica puede convertir completamente el calor en trabajo. Define el concepto de irreversibilidad y limita la eficiencia máxima de las máquinas térmicas.
Trabajo
Energía transferida por un sistema mediante fuerzas que actúan a través de desplazamientos. En termodinámica, el trabajo de expansión se calcula como W = ∫PdV, donde P es presión y V volumen. Se mide en julios y puede ser positivo (sistema realiza trabajo sobre los alrededores) o negativo (alrededores comprimen el sistema). Incluye trabajo mecánico, eléctrico y magnético según el tipo de proceso termodinámico.
Preguntas Frecuentes
Un mapa conceptual del termodinámica es una representación visual que organiza los conceptos clave como Temperatura, Calor, Entropía y sus relaciones, facilitando el aprendizaje y la comprensión del tema.
Los conceptos principales incluyen: Temperatura, Calor, Entropía, Primera Ley, Segunda Ley, Trabajo. Cada uno de estos elementos se relaciona entre sí para formar una comprensión completa del tema.
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