Termodinámica

En 2022 con LOMLOE se trata en 1º Bachillerato, ver apuntes elaboración propia 1º Bachillerato, en concreto
Pizarras termodinámica

twitter _luigiruffolo/status/1227485996465491968 One of the best book openings ever (via Johnson Shrestha)

Goodstein’s ‘States of Matter’ Opening Quote - truthorfiction.com

Al hablar de termodinámica normalmente se asocia a física; se suele introducir en primeros cursos universitarios y en bachillerato se trata en Tecnología Industrial.
Existen conceptos relacionados con química como la entropía y la termoquímica.
Asociable a bloque de Química de 2º de Bachillerato, pendiente añadir y separar información (entropía, leyes de la termodinámica …); se trata en los apuntes de elaboración propia de Química de 2º de Bachillerato
Se pueden asociar conceptos generales y puede haber información dentro de recursos sobre energía , trabajo y calor.
En la serie de vídeos “universo mecánico” el capítulo 47 trata la entropía, y tiene estas frases iniciales de resumen geniales

La ciencia de la termodinámica se basa en cuatro postulados fundamentales o axiomas, llamados los cuatro primeros principios de la termodinámica.
De esos 4 principios, el 2º fue el 1º que se descubrió, el 1º fue el 2º en descubrirse, el 3er principio que se descubrió se llama principio 0, y el 4º se llama 3er principio.
Pero todo eso tiene perfecto sentido, porque la termodinámica es la más implacablemente lógica de todas las ciencias.
Les diré brevemente lo que son esos cuatro principios:
El principio cero dice precisamente que la temperatura tiene sentido
El primero es la conservación de la energía
El segundo principio es el principio de la entropía
El tercer principio dice que hay una temperatura tan baja que nunca se puede alcanzar
“Dr. David L. Goodstein, California Institute of Tecnology.

Apuntes

Fundamentos de termodinámica, Universidad Autónoma de Madrid, Departamento de Química Física Aplicada - joule.qfa.uam.es (archive.org)

Termoquímica - selectividadonline (archive.org) Eduardo Montoya Marín, cc-by-nc-sa

Termodinámica, primer principio
Termodinámica, segundo principio
Teresa Martín Blas y Ana Serrano Fernández - Universidad Politécnica de Madrid (UPM).

Apuntes de termodinámica elemental E. Barrull, 1994
©* Biopsychology.org, 1998 - 2006. Consultado en enero 2021 su última actualización de 2006

Silvia Pérez Casas, Cálculo propiedades termodinámicas para substancias puras. Tiene “Interludio Matemático” inicial interesante

Thermodynamics, Professor Z. S. Spakovszky, Fall 2008, MIT

Libros sobre Ingeniería Energética, CopyrightPedro Fernández Díez
Termodinámica técnica

Termodinámica - youphysics

Ejercicios

Problemas resueltos de termodinámica, Física con ordenador
Ángel Franco García

Problemas y ejercicios resueltos de Termodinámica I (waybakmachine, no operativo en 2021)
http://juliweb.es/ (waybackmachine, no operativo en 2021)
Julián Moreno Mestre

Examen de Termodinámica I Junio 2004, Industriales ETSII, UPM

Convenio de signos Q y W

Convenio IUPAC
First law of thermodynamics, description - Wikipedia
Se cita Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (IUPAC Green Book) See Sec. 2.11 Chemical Thermodynamics
Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (IUPAC Green Book) 3rd Edition 2ndPrinting 22apr2011 PDF
IUPAC Green Book, Quantities, Units, and Symbols in Physical Chemistry
Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (IUPAC Green Book), 3rd Edition 2012 2ndPrinting PDF
Se indica

(1)… The given equation in integrated form is ΔU=Q+W. Q>0 and W>0 indicate an increase in the energy of the system
laplace.us.es, Trabajo en termodinámica (GIE), Convenio de signos

El convenio en el que ΔU=Q-W es más antiguo y se suele llamar el convenio de Clausius. Lo cito en resolución de problemas de oposiciones de termodinámica
laplace.us.es, Primer principio de la termodinámica (GIE)
oscardeabril.aq.upm.es Tema 9 Primer principio de la termodinamica.pdf
Página 3

Convenio termodinámico o de Clausius*
del sistema en el entorno:
W > 0 → lo realiza el sist.
W < 0 → se realiza sobre el sist.
Convenio mecánico o de la IUPAC**
del entorno en el sistema:
W > 0 → se realiza sobre el sist.
W < 0 → lo realiza el sist.
*El convenio de Clausius es más adecuado para el estudio de máquinas térmicas, ya que el trabajo útil se trata como positivo. **El convenio de la IUPAC (o tradicional) es el utilizado en mecánica

Definición de temperatura. Temperaturas negativas

A nivel de secundaria y bachillerato se asume el 0 K como un valor límite, pero se puede abrir la mente, la temperatura es una definición estadística y asociada a ciertas situaciones …
Qué significa que un gas cuántico tiene una temperatura negativa
Francis en Naukas (con adenda): Qué significa que un gas cuántico tiene una temperatura negativa
Cito:

En un sistema fuera del equilibrio el concepto de temperatura no está bien definido, luego puede ser positiva, nula e incluso negativa. ¿Puede tener un sistema en equilibrio termodinámico una “temperatura negativa,” por ejemplo, un gas cuántico ultrafrío? Por supuesto, todo depende, de qué depende, depende de la definición de temperatura que se utilice

twitter gregeganSF/status/1540950512186429442
[1/16] You might have heard it claimed that the temperature of a system is an “emergent” property that only makes sense if the system has a large number of degrees of freedom. This isn’t true!
There are certainly things that can be said about the temperature of a system that are
[2/16] only approximately true, in general, but become vastly better approximations for systems with many degrees of freedom. But temperature itself is perfectly well defined, regardless.
In classical mechanics, suppose we have a system with f degrees of freedom whose total
[3/16] energy is known to lie between E and E+δE. Maybe we know some other things about it. But when we describe the system in phase space — the abstract space that has one dimension for the coordinate and one for the momentum associated with each of the f degrees of freedom —
[4/16] suppose we can only say that the system lies in some subset of this 2f-dimensional space that’s also a 2f-dimensional set. For example, for a single particle in 3 dimensions, we haven’t pinned the system down to a point, or a line, etc., in its 6-dimensional phase space.
… It’s worth adding that our definition of temperature allows for negative temperatures.
For example, suppose we have a set of particles fixed in place but free to switch their spins from parallel to antiparallel to a magnetic field. Their total energy will depend on the direction
of their spins, but it can’t increase without bound, and near the maximum energy, adding more energy shrinks the possible states the system can be in. So dΩ/dE will be negative.
But when one temperature is -ve and another +ve:
T1 T2 < 0
and energy will flow from the system
with negative temperature to the one with positive temperature, because it’s
[T1-T2]/ (T1 T2)
that must be positive, for energy to flow from system 1 to system 2.
This makes systems with negative temperature act as if they’re “hotter” than any system with positive temperature.

Vídeos

The four laws of thermodynamics, The Royal Institution, playlist

Referencias

http://kinetics.nist.gov/janaf/

Primer principio

Termodinámica, primer principio
laplace.us.es, Primer principio de la termodinámica (GIE)
laplace.us.es Problemas del primer principio de la termodinámica (GIE)
chemwiki.ucdavis.edu The First Law of Thermodynamics

Segundo principio

montes.upm.es, Termodinámica, primer principio
laplace.us.es, Segundo Principio de la Termodinámica

twitter fermatslibrary/status/1532718253365202945
2nd Law of Thermodynamics
The entropy, also known disorder, of a system will increase over time.
The Universe is full of irreversible processes that continuously increase its total entropy thus tending to disorder rather than order.

Procesos termodinámicos

¿Qué es el proceso termodinámico? Definición - thermal-engineering.org

Isocórico (V=cte)

Isobárico (P=cte)

Adiabático (Q=0)

Isotérmico (T=cte)

Entropía

Entropy Explained, With Sheep, From Melting Ice Cubes to a Mystery About Time, By Aatish Bhatia

twitter AndrewM_Webb/status/1182208172100116480
#ThermodynamicsThursday Simulating a system of gases, and using compressed image filesize as an ersatz measure of its thermodynamic entropy

Order, Disorder, and Entropy: Misconceptions and Misuses of Thermodynamics
Michael B. Elzinga, Kalamazoo Area Mathematics and Science Center, A Presentation for Science Café, The Ohio State University at Marion, October 5, 2010

Removing the entropy from the definition of entropy: clarifying the relationship between evolution, entropy, and the second law of thermodynamics
http://www.evolution-outreach.com/content/6/1/30
Martin et al, cc-by

Teaching and Learning of Energy in K – 12 Education (Google eBook)
http://books.google.es/books?id=SSu_BAAAQBAJ
Robert F. Chen, Arthur Eisenkraft, David Fortus, Josep Krajcik, Knut Neumann, Jeffrey C. Nordine, Allison Scheff
Springer Science & Business Media, 9/4/2014
Especialmente interesante capítulo “8. Energy Spreading or Disorder? Understanding Entropy from the Perspective of Energy”

Historical burdens on physics.24 Entropy
Georg Job, University of Hamburg

DON’T BE AFRAID - IT IS JUST ENTROPY. CALLENDAR’S IDEA ABOUT ENTROPY
http://lsg.ucy.ac.cy/girep2008/papers/DON’T BE AFRAID - IT IS JUST ENTROPY CALLENDAR’S IDEA ABOUT ENTROPY.pdf
Michael Pohlig. Didaktik der Physik Universität 76128 Karlsruhe

Thermodynamics of Chemical Equilibrium. All about entropy and free energy.
chem1 virtual textbook, a reference text for General Chemistry
Stephen Lower, Simon Fraser University
http://www.chem1.com/acad/webtext/thermeq/index.html

laplace.us.es, Entropía

laplace.us.es, Cálculos_de_entropía_(GIE)

¿Qué es la entropía? Javier Santaolalla, Date un Vlog

Entropía asociada a desorden
twitter emollick/status/1400885452261974020
One of my favorite scientific figures is this one of the entropy levels of 100 world cities by the orientation of streets. The cities with most ordered streets: Chicago, Miami, & Minneapolis. Most disordered: Charlotte, Sao Paulo, Rome & Singapore. Paper: Urban spatial order: street network orientation, configuration, and entropy

Diagrama Termodinamica, Temperatura vs entropía - apredamosingenieria

Ciclo de Carnot

laplace.us.es, Ciclo de Carnot

Máquinas térmicas

El ciclo de Carnot es una máquina térmica ideal

Máquinas térmicas - montes.upm.es

Ciclo Otto: motores de combustión interna de gasolina encendido provocado
En aproximación teórica todo el calor se aporta a volumen constante.
Ciclo de Otto - edithyurani12
EL CICLO OTTO - navarraof.orgfree.com
Motor de cuatro tiempos encendido por chispa – Ciclo Otto - stefanelli.eng.br Incluye animación

Ciclo Otto y ciclo diesel slideshare

Ciclo diesel: motores de combustión interna gasoil encendido por compresión
Qué es el ciclo diesel – Motor diesel – Definición - thermal-engineering.org
U2 análisis termodinámico del motor diesel - tecsup, slideshare
Motor de cuatro tiempos de inyección de combustible – Ciclo Diesel - stefanelli.eng.br Incluye animación

Ciclo Brayton: turbinas de gas
Brayton cycle - wikipedia.org

Memes

twitter FIKASI1/status/1486453449919184896
Mañana trabajaremos en tecnología industrial este meme para introducir algunos principios termodinámicos. Interesante para la época COVID con tanta ventana abierta en clase…

Simulaciones

Simulador termodinámico
Termograf.unizar.es
Ejecutable windows y mutiplataforma

Experimento de Joule

www.vascak.cz Joule
subaru.univ-lemans.fr Joule