TERMODINÁMICA 2007

Cinvestav-IPN

A. Conde-Gallardo

INTRODUCCION

La termodinámica de sistemas macro en equilibrio.

Introducción

Son conceptos con los que inicia la temrodinàmica. Se han estudiando por dos-siglos y han dado mucho a la tecnologìa

Sistemas fuera de equilibrio:

Muchos sistemas son sistemas fuera de equilibrio y vale la pena estudiarles. Estos producen nuevos fenómenos: ej termoelectricidad , hidrodinámica, …El Universo esta en constante evolución.

Las preguntas actuales

Self-assembly

Se puede estudiar la actividad colectiva de un ensamble de objetos que de manera individual parecen tener movimiento aleatorio?

El universo sigue evolucionando. A donde se dirige?, cuanta entropìa genera? Porque la irreversibilidad del tiempo no se refleja en las leyes microscòpicas?. Quièn realmente gobierna dicha irreversibilidad observada cotidianamente?

Inestabilidad, Fluctuaciones Procesos en evoluciòn Son conceptos que hay que tomar en cta para estudiar los sistemas quìmicos, bilògicos y Cosmològicos actuales. La extensiòn de la Termo a situaciones lejos del eq. es algo

que ya debe tomarse muy en serio.

Lo que veremos en este curso: a) Primera ley:

Equivalencia entre U, Q y W: ∆U=∆Q + W

ó, la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma.

INTRODUCCION

b) Observación sobre dirección de los fenómenos

De manera espontánea, la temperatura se transmite en una dirección.

De manera espontánea, un Gas se expande en una dirección.

INTRODUCCIÓN

c) Concepto de entropía y segunda Ley

• Hay una manera de evaluar en que dirección se dan los fenómenos: Entropía S.

• En sistema aislado ∆S≥0. • Consecuencias:

– Todos los procesos irreversibles producen entropía.

– La entropía del universo está creciendo – Existe una flecha en el tiempo: La vida es una

consecuancia de la entropía?.

INTRODUCCIÓN

Producción de entropía, Sistemas fuera de equilibrio y auto organización

Contrario a lo que se piensa, aunque el tiempo tenga un flecha, no siempre los sistemas disipativos tienden al caos. Hay muchos ejemplos de sistemas fuera de equilibrio que sin embargo, en períodos de tiempo largos, se auto ensamblan “organizadamente”. PRIGOGINE: Todos estos sistemas pueden comprenderse mediante la termodinámica fuera de equilibrio y producción y flujo de masa y entropía.

d) La tercera Ley: T→0, S→0: En un χ´tal, todo movimiento caótico cesa “no hay desorden”.

e) Producción de entropía en rxn´s químicas. APLICACIONES A SISTEMAS EN EQUILIBRIO. f) Cantidades matemáticas para estudiar sistemas y procesos (poten-

ciales termodinámicos) : Principios extremos en los potenciales de sistemas en equilibrio. (será lo mismo pero con diferentes cantidades).

g) Aplicaciones a sistemas Hidrostáticos, Magnéticos, Químicos, Biológicos.

h) Transiciones de Fase. i) Líquidos y soluciones.

j) Transformaciones Quìmicas. k) Campos Internos y Grados de Libertad Internos.