Termodinámica. Física Estadística
James Watt y Lord Kelvin. Edimburgo, 7 de enero de 2017
La primera página, estudia la ecuación de van der Waals, pero el lector encontrará además, interesantes ejercicios para programar en MATLAB
Se realiza un estudio completo de la ley del enfriamiento de Newton
La Mecánica Estadística y la Termodinámica son ramas de la Física que tratan de sistemas físicos compuestos por millones y millones de partículas interactuantes. Es imposible describir el movimiento de cada partícula individual, bajo la interacción del resto de las partículas y la acción exterior, se precisan, por tanto, métodos que permitan obtener valores medios del comportamiento del sistema de partículas. Por otra parte, la Termodinámica trata de sistemas que están en equilibrio, aunque su rama más reciente la Termodinámica de los Procesos Irreversibles trata también de situaciones ligeramente desviadas de la situación de equilibrio. En la Naturaleza sin embargo, los procesos son irreversibles.
Se estudian conceptos básicos de Física Estadística: a diferenciar entre macroestado y microestados correspondientes a un macroestado dado. La definición de temperatura a partir del equilibrio térmico de dos sistemas puestos en contacto y el concepto de entropía. Finalmente, aplicamos la fórmula de Boltzmann a sistemas cuyas partículas pueden ocupar un conjunto de niveles discretos o continuos de energía.
Estudiaremos las transformaciones termodinámicas: adiabática, isoterma, isócora e isóbara. El ciclo de Carnot. Se ha insistido en el concepto de proceso cuasiestático, al que se dedican tres páginas que contienen el estudio detallado de otros tantos ejemplos significativos
- Calor específico de un sólido
- Experimento de Joule. Equivalente mecánico del calor
- Determinación el cero absoluto de temperatura
- Extracción óptima del calor
- Calor latente de fusión
- Calor latente vaporización del agua
- Medida de la presión de vapor del agua (I)
- Medida de la presión de vapor del agua (II)
- Cañón de vapor de agua
- La ecuación de van der Waals
- Ley del enfriamiento de Newton
- Se calienta una placa expuesta al Sol
- Evaporación del agua
- Se calienta un líquido periódicamente
- La ley de enfriamiento de Newton en un recinto de tamaño finito
- Las leyes del enfriamiento y calentamiento
- El espectro electromagnético
- El cuerpo negro
- La lámpara incandescente
- Aplicaciones la ley de Stefan-Boltzmann. Equilibrio térmico
- Medida de la constante h de Planck
- Efecto de la radiación sobre el movimiento de los cuerpos
- Transformaciones termodinámicas.
- Ciclos térmicos.
- El ciclo de Carnot.
- El motor de Stirling
- Un ciclo térmico poco habitual (Sadly Cannot)
- Proceso politrópico
- Medida de la presión atmosférica
- Medida del índice adiabático de un gas(I)
- Medida del índice adiabático de un gas(II)
- Medida del índice adiabático de un gas(III)
- Medida del índice adiabático del aire
- Bomba de inflar neumáticos
- Un gas se expande adiabáticamente
- Pistola de aire comprimido
- Escopeta de bambú
- La entropía
- Producción de entropía en la conducción del calor
- Termodinámica de un choque inelástico
- Procesos cuasiestáticos (I)
- Procesos cuasiestáticos (II)
- Procesos cuasiestáticos (III)
- Oscilaciones de un émbolo.
- Oscilaciones de un émbolo que separa dos gases contenidos en un recinto adiabático.
- Aproximación al equilibrio de dos gases contenidos en un recinto adiabático y separados por un émbolo (I)
- Teoría cinética de los gases
- Macroestado, microestados. Temperatura, entropía
- Función de distribución de Boltzmann (I)
- Función de distribución de Boltzmann (II)
- Niveles discretos de energía
- Modelos simples de atmósfera
- Materiales paramagnéticos
- Dieléctricos polares
- Distribución de la energía entre las moléculas de un gas ideal
- La ley de distribución de las velocidades moleculares
- Medida de la constante de Boltzmann
- Enfriamiento de un gas
- Emisión termoiónica
- Materiales ferromagnéticos
- Efusión de un gas
- Verificación experimental de la función de distribución de las velocidades moleculares
- Oscilaciones de un émbolo. Aproximación al equilibrio
- Aproximación al equilibrio de dos gases contenidos en un recinto adiabático y separados por un émbolo (II)
- Expansión de una gas. Proceso reversible e irreversible
- Gas ideal formado por una sola partícula
- Movimiento de un cuerpo en un medio a la temperatura T
- Cohete propulsado por un gas a presión