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Termodinámica


La Termodinámica es la parte de la física que estudia la energía, la transformación entre sus distintas manifestaciones, como el calor, y de su capacidad para producir un trabajo.

Está intimamente relacionada con la mecánica estadística de la cual se pueden derivar numerosas relaciones termodinámicas.

La termodinámica estudia los sistemas físicos a nivel macroscópico, mientras que la mecánica estadística suele hacer una descripción microscópica de los mismos.

Tabla de contenidos

1 Principios de la Termodinámica

1.1 Principio 0 de la termodinámica
1.2 Primer principio de la termodinámica
1.3 Segundo principio de la termodinámica
1.4 Tercer principio de la termodinámica

2 Rendimiento termodinámico

3 Diagramas termodinámicos.

Principios de la Termodinámica

Principio 0 de la termodinámica


Si dos sistemas A y B están a la misma temperatura, y B está a la misma temperatura que un tercer sistema C, entonces A y C están a la misma temperatura.

Este concepto fundamental, aun siendo ampliamente aceptado, no fue formulado hasta después de haberse enunciado las otras tres leyes.

De ahí que reciba la posición 0.

Primer principio de la termodinámica


También conocido como la ley de la conservación de la energía, dice que en un sistema con una determinada energía interna, si se realiza un determinado trabajo, la energía interna del sistema variará.

A la diferencia entre la energía interna del sistema y la cantidad de energia se la denomina calor.

Fue propuesto por Lavoisier.

Segundo principio de la termodinámica


Con numerosos enunciados, quizás el principio más conocido es el que dice que la entropía de un sistema aislado aumenta con el tiempo hasta alcanzar un valor máximo.

En palabras simples, este principio dice que la cantidad de desorden (entropía) de un sistema crece con el tiempo.

Propuesto por Nicolas Léonard Sadi Carnot.

Tercer principio de la termodinámica


Es imposible alcanzar una temperatura igual al cero absoluto mediante un número finito de procesos fisicos.

Propuesto por Nernst.


Rendimiento termodinámico


Un concepto importante en la ingeniería térmica es el de rendimiento.

El rendimiento de una máquina térmica que funciona entre un foco frío Qc y uno caliente Qh se define como:



donde W es el trabajo proporcionado por la máquina.

Carnot demostró que el rendimiento máximo de una máquina es proporcional a la diferencia de temperatura de sus focos:

donde TcyTh son las temperaturas del foco frío y foco caliente medidas en grados Kelvin.


Diagramas termodinámicos.


  • Diagrama PVT

Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica"

Diagrama PVT

Diagrama PVT para una sustancia pura

El diagrama PVT es la representación en el espacio tridimensional:

Presión

Volumen específico

Temperatura de los estados posibles de un compuesto químico.

Estos estados configuran en el espacio PVT una superficie discontinua, debiéndose las discontinuidades a los cambios de estado que sufre el compuesto al variarse las condiciones de presión y temperatura, que son las variables que suelen adoptarse como independientes en los estudios y cálculos termodinámicos, principalmente por la relativa sencillez de su medida.

Las superficies delimitan las zonas de existencia de la fase sólida, la fase líquida y la fase gaseosa.



Nótese que para una fase dada P, V y T están relacionados por la ecuación de estado (tal como la ecuación de los gases perfectos o la ley de deformación elástica para los sólidos).

Existe un cuarto parámetro, n, la cantidad de sustancia, responsable de que no existan zonas prohibidas en el diagrama variando simultáneamente P, V y T.

Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Diagrama_PVT"

Química del estado sólido

La química del estado sólido es el estudio de los materiales sólidos, sean de base molecular, metálica, cristalina o cerámica.

La química del estado sólido estudia tanto la síntesis química como la estructura y las propiedades físicas:

  • eléctricas,

  • magnéticas,

  • ópticas,

  • térmicas

  • mecánicas

de los sólidos.

De esta forma, tiene un solapamiento intenso con:



  • la física del estado sólido,

  • la mineralogía, l

  • a cristalografía,

  • la cerámica,

  • la metalurgia,

  • la termodinámica,

  • la ciencia de materiales

  • y la electrónica.

Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_del_estado_s%C3%B3lido"

Física del estado sólido

La física del estado sólido estudia las propiedades físicas de los materiales sólidos utilizando disciplinas tales como la mecánica cuántica, la cristalografía el electromagnetismo y la metalurgia física.

La física del estado sólido forma la base teórica de la ciencia de materiales y su desarrollo ha sido fundamental en el campo de las aplicaciones tecnológicas de microelectrónica al posibilitar el desarrollo de transistores y materiales semiconductores.

Introducción



Los cuerpos sólidos están formados por átomos densamente empaquetados con intensas fuerzas de interacción entre ellos.

Los efectos de interacción son responsables de las propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas, magnéticas y ópticas de los sólidos.



Una característica importante de la mayoría de los sólidos es su estructura cristalina.

Los átomos están distribuidos en posiciones regulares que se repiten regularmente de manera geométrica (véase cristal).

La distribución específica de los átomos puede deberse a una variada gama de fuerzas.



Por ejemplo, algunos sólidos como el cloruro de sodio o sal común se mantienen unidos por enlaces iónicos debidos a la atracción eléctrica entre los iones que componen el material.

En otros, como el diamante, los átomos comparten electrones, lo que da lugar a los llamados enlaces covalentes.

Las sustancias inertes, como el neón, no presentan ninguno de esos enlaces.

Su existencia es el resultado de unas fuerzas de atracción conocidas como fuerzas de van der Waals, así llamadas en honor al físico holandés Johannes Diderik van der Waals. Estas fuerzas aparecen entre moléculas o átomos neutros como resultado de la polarización eléctrica.

Los metales, por su parte, se mantienen unidos por lo que se conoce como ?gas electrónico?, formado por electrones libres de la capa atómica externa compartidos por todos los átomos del metal y que definen la mayoría de sus propiedades.



Véase también: Metalografía.

Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica_del_estado_s%C3%B3lido"

Química inorgánica

Química inorgánica es el estudio integrado de la formación, composición, estructura y reacciones de los elementos químicos y sus compuestos, con excepción de la mayoría de los del carbono.

Tabla de contenidos most

1 Campo de trabajo

2 Áreas de interés

3 Áreas de solapamiento

4 Compuestos y sustancias importantes

5 Ver también

Campo de trabajo



El nombre viene de cuando todos los compuestos del carbono se obtenían de seres vivos, de ahí la química del carbono se denomina química orgánica.

La química de compuestos sin carbono, fue, por ende, llamada química inorgánica.

Actualmente, se obtienen compuestos orgánicos en el laboratorio, de forma que la separación es artificial.

Algunas de las sustancias con carbono que entran en el campo de la química inorgánica incluyen:



  • grafito, diamante (fullereno y nanotubos se consideran más bien orgánicos)

  • carbonatos y bicarbonatos

  • carburos

Áreas de interés

Apartados de interés de la química inorgánica incluyen:



  • La tabla periódica de los elementos:

    • Química de los elementos representativos

    • Química de los metales de transición

    • Química de las tierras raras

  • Química de coordinación

  • Química de los compuestos con enlace metal-metal

Áreas de solapamiento

Áreas de solapamiento con otros campos del conocimiento incluyen:



  • Ciencia de materiales

  • Geoquímica

  • Magnetoquímica

  • Mineralogía

  • Química analítica

  • Química bioinorgánica

  • Química del estado sólido

  • Química física

  • Química medioambiental

  • Química organometálica

Compuestos y sustancias importantes

Hay muchísimos compuestos y sustancias inorgánicas de gran importancia, bien comercial, bien biológica.

Entre ellos:



  • muchos fertilizantes, como el nitrato amónico, potásico, fosfatos ó sulfatos...

  • muchas sustancias y disolventes cotidianos, como el amoníaco, el agua oxigenada, la lejía, el salfumán

  • muchos gases de la atmósfera, como el oxígeno, el nitrógeno, el dióxido de carbono, los óxidos de nitrógeno y de azufre...

  • todos los metales y las aleaciones

  • los vidrios de ventanas, botellas, televisores...

  • las cerámicas de utensilios domésticos, industriales, o las losetas de las lanzaderas espaciales.

  • el carbonato de calcio de nuestros huesos

  • los chips de silicio semiconductores que hacen posible la microelectrónica y los ordenadores

  • las pantallas LCD

  • el cable de fibra óptica

  • muchos catalizadores de interés industrial

  • el centro activo de las metaloenzimas

Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_inorg%C3%A1nica"


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