Hoy vamos a seguir hablando de los principios de la termodinámica, siguiendo la ley 0 de la termodinámica que comentamos ayer.
PROCESOS TERMODINÁMICOS (LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA)
Bien, para poder hablar de la temperatura empírica necesitamos las ecuaciones que vimos ayer, la empírica y la térmica de estado, vamos a ver que etapas hay que pasar para llegar a tener una ecuación de este estilo.
ETAPAS:
I-Elección del sistema termométrico:
El sistema con el que mediremos la temperatura, el más simple que conocemos es el termómetro, siendo un sistema simple: (y, x).
II-Elección de la variable termométrica:
Pudiendo ser x la variable e y la constante o x la constante e y la variable.
III-Elección de la función termométrica:
-El punto de fusión del hielo I a 0ºC y 1 atm.
-El punto de ebullición del agua a 100ºC y 1 atm.
Sustituyendo estos valores se obtendría la ecuación con las constantes a y b.
Vamos a ver otra ecuación que únicamente necesita de un punto fijo para poder despejar su constante:
PROCESOS TERMODINÁMICOS (LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA)
Bien, para poder hablar de la temperatura empírica necesitamos las ecuaciones que vimos ayer, la empírica y la térmica de estado, vamos a ver que etapas hay que pasar para llegar a tener una ecuación de este estilo.
ETAPAS:
I-Elección del sistema termométrico:
El sistema con el que mediremos la temperatura, el más simple que conocemos es el termómetro, siendo un sistema simple: (y, x).
II-Elección de la variable termométrica:
Pudiendo ser x la variable e y la constante o x la constante e y la variable.
III-Elección de la función termométrica:
Esto es una función lineal del tipo: f(x)=ax+b, lo que ocurre es que necesitamos conocer las constantes a y b para poder hacer mediciones correctas de lo que queramos.
Para sacar estas constantes necesitamos hacer uso de los puntos fijos.
Puntos fijos: Son aquellos estados de equilibrio de determinados sistemas que reflejan unas condiciones termodinámicas que son reproducibles en cualquier laboratorio.
Los puntos fijos que nosotros usamos para la escala Celsius son principalmente dos:-El punto de fusión del hielo I a 0ºC y 1 atm.
-El punto de ebullición del agua a 100ºC y 1 atm.
Sustituyendo estos valores se obtendría la ecuación con las constantes a y b.
Vamos a ver otra ecuación que únicamente necesita de un punto fijo para poder despejar su constante:
En este caso, vamos a hablar del punto triple del agua.
El punto triple del agua es aquel punto con unas determinadas presión y temperatura donde coexisten los tres estados de la materia en el agua a la vez, sólido, líquido y gaseoso.
Este punto se consigue siempre a una presión de 4,58mmHg que son unas 0,006037 atmósferas de presión.
Obtenido este punto, su temperatura siempre son 273,16K.
Cuando realizas esta ecuación pero, en vez de presión, existe una resistencia o una longitud de un tubo, por ejemplo, cambia el valor de la x ya que esta relacionada con diversos factores pero jamas cambia la constante de temperatura de 273,16.
Valor que se usa para sacar el conocido valor de 273,15K para el cero absoluto.
Vamos a ver ahora la escala de temperatura del gas ideal o como medir la temperatura con un termómetro a volumen constante.
Podemos decir que esto es mas que nada, una manera que tenían los científicos de medir la temperatura antes de la segunda ley de la termodinámica y además darse cuenta que a presiones bajas, todos los gases se comportan igual.
La menor variación en las lecturas de temperatura se ha encontrado en los termómetros de gas a volumen constante. A la vez, cuando reducimos la cantidad de gas, y por consiguiente su presión, la variación en las lecturas de temperatura se hace más pequeña independientemente del tipo de gas. El termómetro de gas a baja presión (gas ideal) y a volumen constante, consiste de una cápsula de gas conectada a un manómetro de Hg en forma de U , ``conectado" por el otro extremo a la atmósfera.
Podemos decir que esto es mas que nada, una manera que tenían los científicos de medir la temperatura antes de la segunda ley de la termodinámica y además darse cuenta que a presiones bajas, todos los gases se comportan igual.
La menor variación en las lecturas de temperatura se ha encontrado en los termómetros de gas a volumen constante. A la vez, cuando reducimos la cantidad de gas, y por consiguiente su presión, la variación en las lecturas de temperatura se hace más pequeña independientemente del tipo de gas. El termómetro de gas a baja presión (gas ideal) y a volumen constante, consiste de una cápsula de gas conectada a un manómetro de Hg en forma de U , ``conectado" por el otro extremo a la atmósfera.
El manómetro a su vez está conectado a un reservorio que permite ajustar el cero de la escala (para mantener el gas a volumen constante) y a la vez medir la altura del reservorio respecto al cero de la escala. Así la presión del gas está dada por la diferencia entre la presión atmosférica y el producto de la densidad del mercurio con la aceleración debido a la gravedad y la altura. Para cierta cantidad de gas, digamos oxígeno, sumergimos la cápsula en un `"baño" de agua en el punto triple y medimos la presión, es decir, la altura del reservorio. Luego sumergimos la cápsula en el ambiente o baño cuya temperatura queremos medir y medimos la nueva presión a volumen constante. Extraemos algo de oxígeno y repetimos el procedimiento tantas veces como podamos. Estas mediciones de temperatura y presión las podemos graficar y extrapolar al valor de cero presión. Ahora cambiamos el gas (Nitrógeno, Aire, Helio, Hidrógeno, etc.). Se ha observado que la extrapolación de las rectas para distintos gases convergen a la misma temperatura.
Veamos la ecuación para calcular la diferencia de presiones:
Y el cálculo de la temperatura:
Mañana hablaremos de la temperatura empírica y realizaremos algún ejercicio relacionado con todo esto.
Espero que os haya sido útil esta entrada.
Si tenéis alguna duda, podéis dejarla en los comentarios.
Gracias.
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