{"id":30664,"date":"2021-05-01T13:00:56","date_gmt":"2021-05-01T13:00:56","guid":{"rendered":"http:\/\/toposuranos.com\/material\/?p=30664"},"modified":"2024-12-31T20:05:51","modified_gmt":"2024-12-31T20:05:51","slug":"temperatura-equilibrio-termodinamico-y-la-ley-cero","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/toposuranos.com\/material\/es\/temperatura-equilibrio-termodinamico-y-la-ley-cero\/","title":{"rendered":"Temperatura, Equilibrio Termodin\u00e1mico y la Ley Cero"},"content":{"rendered":"<style>\n\tp, ul, ol {\n\t\ttext-align: justify;\n\t}\n\th1, h2 {\n\ttext-align:center;\n\t}\n<\/style>\n<h1>Temperatura, Equilibrio Termodin\u00e1mico y la Ley Cero<\/h1>\n<p style=\"text-align:center;\"><em><strong>La temperatura<\/strong> no es solo un indicador de fr\u00edo o calor; es una magnitud fundamental para comprender c\u00f3mo los sistemas f\u00edsicos alcanzan el equilibrio. En este contexto, la Ley Cero de la Termodin\u00e1mica y su relaci\u00f3n con la medici\u00f3n de temperatura juega un papel esencial al explicar por qu\u00e9 los term\u00f3metros funcionan y c\u00f3mo es posible establecer escalas confiables. Este principio, que conecta cuerpos aparentemente aislados, es la base para entender fen\u00f3menos t\u00e9rmicos que influyen tanto en la ciencia como en nuestra vida cotidiana. Acomp\u00e1\u00f1anos a explorar c\u00f3mo este concepto da sentido al comportamiento del calor y la energ\u00eda.<\/em><\/p>\n<p style=\"text-align:center;\"><strong>Objetivos de Aprendizaje:<\/strong><br \/>\nAl completar esta clase el estudiante ser\u00e1 capaz de\n<\/p>\n<ol>\n<li><strong>Comprender<\/strong> el concepto de temperatura como una magnitud relacionada con el equilibrio termodin\u00e1mico.<\/li>\n<li><strong>Explicar<\/strong> el proceso de termalizaci\u00f3n y su car\u00e1cter irreversible en sistemas f\u00edsicos.<\/li>\n<li><strong>Definir<\/strong> el equilibrio termodin\u00e1mico y su relaci\u00f3n con la temperatura de los cuerpos.<\/li>\n<li><strong>Analizar<\/strong> la Ley Cero de la Termodin\u00e1mica como base para la medici\u00f3n de temperaturas.<\/li>\n<li><strong>Describir<\/strong> el funcionamiento de los term\u00f3metros y su dependencia de propiedades termom\u00e9tricas.<\/li>\n<li><strong>Identificar<\/strong> las propiedades f\u00edsicas utilizadas en diferentes tipos de term\u00f3metros, como resistencia el\u00e9ctrica y dilataci\u00f3n t\u00e9rmica.<\/li>\n<\/ol>\n<p style=\"text-align:center;\"><strong><u>\u00cdNDICE DE CONTENIDOS<\/u>:<\/strong><br \/>\n<a href=\"#1\">Equilibrio termodin\u00e1mico<\/a><br \/>\n<a href=\"#2\">Los term\u00f3metros y la medici\u00f3n de la temperatura<\/a>\n<\/p>\n<p><center><iframe class=\"lazyload\" width=\"560\" height=\"315\" data-src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/6Z149cifNYI\" title=\"YouTube video player\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\"><\/iframe><\/center><\/p>\n<p>En las clases anteriores, al revisar el concepto de calor, fue necesario hablar en t\u00e9rminos de la temperatura, a pesar de que poco o nada se hab\u00eda explicado para establecer dicho concepto. Ahora comenzaremos a llenar ese vac\u00edo abordando la <strong>temperatura y el equilibrio termodin\u00e1mico<\/strong> entre los sistemas f\u00edsicos.<\/p>\n<p><a name=\"1\"><\/a><\/p>\n<h2>Equilibrio termodin\u00e1mico<\/h2>\n<p><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=6Z149cifNYI&amp;t=129s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>Cuando dos cuerpos se ponen en contacto<\/strong><\/a>, decimos que ocurre un intercambio de energ\u00eda. Como vimos anteriormente, el calor es una \u00abcierta energ\u00eda t\u00e9rmica en tr\u00e1nsito\u00bb. Adem\u00e1s, los experimentos sugieren que, en ausencia de agentes externos, el calor siempre fluye desde el cuerpo m\u00e1s caliente hacia el m\u00e1s fr\u00edo. Debido a esto, se espera que la energ\u00eda contenida en los cuerpos y su temperatura cambien con el tiempo.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-cNkct-mMMpk\/YIpkhI5ITqI\/AAAAAAAAFBY\/_MrM2rGPoZkrGiZb4nv42g2D_g5o2vCWwCLcBGAsYHQ\/s0\/flujo%2Bde%2Bcalor%2Bcambio%2Bde%2Btemperatura.PNG\" alt=\"Flujo de calor, cambio de temperatura\" class=\"aligncenter lazyload\" width=\"263\" height=\"229\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-cNkct-mMMpk\/YIpkhI5ITqI\/AAAAAAAAFBY\/_MrM2rGPoZkrGiZb4nv42g2D_g5o2vCWwCLcBGAsYHQ\/s0\/flujo%2Bde%2Bcalor%2Bcambio%2Bde%2Btemperatura.PNG\" alt=\"Flujo de calor, cambio de temperatura\" class=\"aligncenter lazyload\" width=\"263\" height=\"229\" \/><\/noscript><\/p>\n<p>Luego de un tiempo en contacto, el intercambio de calor se detiene. Cuando esto ocurre, se dice que los cuerpos est\u00e1n en <strong>equilibrio termodin\u00e1mico<\/strong> y, en consecuencia, tienen la misma <strong>temperatura<\/strong>.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-q86P0HNTtTg\/YIpm1rey-JI\/AAAAAAAAFBg\/opL3iGHuIVAxqlmZNcr-SLAzQqca1MsdQCLcBGAsYHQ\/s0\/equilibrio%2Btermico.PNG\" alt=\"Equilibrio t\u00e9rmico\" class=\"aligncenter lazyload\" width=\"333\" height=\"200\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-q86P0HNTtTg\/YIpm1rey-JI\/AAAAAAAAFBg\/opL3iGHuIVAxqlmZNcr-SLAzQqca1MsdQCLcBGAsYHQ\/s0\/equilibrio%2Btermico.PNG\" alt=\"Equilibrio t\u00e9rmico\" class=\"aligncenter lazyload\" width=\"333\" height=\"200\" \/><\/noscript><\/p>\n<p>Lo primero que notamos al observar este fen\u00f3meno es que se trata de un proceso irreversible. Dos cuerpos a distinta temperatura, al ponerse en contacto, siempre tender\u00e1n al equilibrio t\u00e9rmico. Sin embargo, el proceso inverso no ocurrir\u00e1 a menos que se ejerza una acci\u00f3n externa. Este proceso de aproximaci\u00f3n al equilibrio t\u00e9rmico se conoce como <strong>termalizaci\u00f3n<\/strong>.<\/p>\n<h3>Ley Cero de la Termodin\u00e1mica<\/h3>\n<p><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=6Z149cifNYI&amp;t=300s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>Es posible generalizar estas ideas<\/strong><\/a> para muchos cuerpos; es decir, cuando varios cuerpos est\u00e1n en equilibrio t\u00e9rmico se espera que sus temperaturas sean la misma. Esta idea es cristalizada por la <strong>ley cero de la termodin\u00e1mica.<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><strong><em>Si dos sistemas, cada uno separadamente est\u00e1 en equilibrio t\u00e9rmico con un tercero, entonces est\u00e1n en equilibrio t\u00e9rmico entre si.<\/em><\/strong><\/p>\n<p><strong><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-mjaWicoDq0Y\/YIpqLXp7L2I\/AAAAAAAAFBo\/uv7HcqkE33Uk6mynRS4IkFgATKG9xt72ACLcBGAsYHQ\/s0\/ley%2Bcero%2Bde%2Bla%2Btermodinamica.PNG\" alt=\"Ley cero de la termodin\u00e1mica\" class=\" aligncenter lazyload\" width=\"589\" height=\"445\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-mjaWicoDq0Y\/YIpqLXp7L2I\/AAAAAAAAFBo\/uv7HcqkE33Uk6mynRS4IkFgATKG9xt72ACLcBGAsYHQ\/s0\/ley%2Bcero%2Bde%2Bla%2Btermodinamica.PNG\" alt=\"Ley cero de la termodin\u00e1mica\" class=\" aligncenter lazyload\" width=\"589\" height=\"445\" \/><\/noscript><\/strong><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=6Z149cifNYI&amp;t=439s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>La ley cero es la base fundacional<\/strong><\/a> para la medici\u00f3n de temperaturas: colocamos un cuerpo cuya temperatura deseamos medir en contacto con un segundo cuerpo que exhibe alg\u00fan comportamiento cuya dependencia de la temperatura es bien conocida y esperamos a que alcancen el equilibrio t\u00e9rmico. El segundo cuerpo es llamado \u00abterm\u00f3metro\u00bb. La ley cero garantiza que si hemos calibrado este segundo cuerpo respecto a alg\u00fan otro term\u00f3metro est\u00e1ndar, entonces siempre tendremos resultados consistentes. Si lo pensamos bien, de esto se infiere una forma m\u00e1s intuitiva de establecer la ley cero y es la siguiente: \u00abLos term\u00f3metros funcionan\u00bb.<\/p>\n<p><a name=\"2\"><\/a><\/p>\n<h2>Los term\u00f3metros y la medici\u00f3n de la temperatura<\/h2>\n<p><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=6Z149cifNYI&amp;t=536s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>En t\u00e9rminos de lo que hemos revisado<\/strong><\/a> hasta ahora, podemos establecer las siguientes consideraciones para los term\u00f3metros:<\/p>\n<ul>\n<li>Para que un term\u00f3metro funciones correctamente, es necesario que su capacidad calor\u00edfica sea mucho menor a la del objeto cuya temperatura se desea medir. Si esto no ocurre, la acci\u00f3n de medir podr\u00eda afectar la temperatura del objeto.<\/li>\n<li>Los term\u00f3metros se basan en alguna propiedad termom\u00e9trica establecer sus mediciones. Galileo utiliz\u00f3 un term\u00f3metro de agua basado en la dilataci\u00f3n t\u00e9rmica, Fahrenheit hizo lo propio con term\u00f3metros basados en alcohol y mercurio. Otros formas de hacer lo mismo es observando c\u00f3mo cambia la resistencia el\u00e9ctrica de un conductor debido a la temperatura, utilizando la dilataci\u00f3n t\u00e9rmica de los gases (desde la ecuaci\u00f3n de los gases ideales), etc.<\/li>\n<\/ul>\n<h3>Propiedades termom\u00e9tricas<\/h3>\n<p><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=6Z149cifNYI&amp;t=632s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>Todos estos m\u00e9todos utilizan una propiedad<\/strong><\/a> medible como la resistencia el\u00e9ctrica, la presi\u00f3n o el tama\u00f1o, que dependen generalmente de una funci\u00f3n complicada de la temperatura. A pesar de que ninguna de estas propiedades es completamente lineal sobre todo su rango de posibilidades, tampoco tenemos la necesidad de considerar el rango completo; si el rango es lo suficientemente estrecho, tenemos una relaci\u00f3n casi lineal que podemos aprovechar.<\/p>\n<h3>El problema de la temperatura absoluta<\/h3>\n<p><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=6Z149cifNYI&amp;t=815s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>El problema con estas consideraciones<\/strong><\/a> es que las medidas de temperatura obtenidas en funci\u00f3n de una graduaci\u00f3n de alguna propiedad termom\u00e9trica. Son medidas de forma relativa. De aqu\u00ed emerge la pregunta \u00bfExistir\u00e1 alguna medida absoluta de temperatura? Durante el siglo 19 se resolvi\u00f3 ese problema a trav\u00e9s de un argumento de la \u00abm\u00e1quina de Carnot\u00bb. Luego se encontr\u00f3 que la temperatura se pod\u00eda definir en t\u00e9rminos estad\u00edsticos y esta es lo que utilizamos actualmente. Sin embargo, para revisar estas ideas con propiedad es necesario pasar primero por las nociones de micro y macro estados.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Temperatura, Equilibrio Termodin\u00e1mico y la Ley Cero La temperatura no es solo un indicador de fr\u00edo o calor; es una magnitud fundamental para comprender c\u00f3mo los sistemas f\u00edsicos alcanzan el equilibrio. 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Licenciado en F\u00edsica, Magister en Ingenier\u00eda Industrial y Docente Universitario. Me dedico a desmitificar la f\u00edsica y las matem\u00e1ticas. 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