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Termodinámica

TEMADESCRIPCIÓNPROFESORENLACE
Clase 1: Definiciones generales Se presentan las definiciones termodinámicas generales y se aplican estas ideas a un ejemplo sencillo: una sustancia pura simple. Facundo Castro youtube
Clase 2: Ley cero de la termodinámica, fases de una sustancia pura, y modelo gas ideal Se discute la idea de temperatura, se repasan las fases y estados de agregación de una sustancia pura, y se presenta el modelo gas ideal junto con la escala de temperatura de los gases ideales. Facundo Castro youtube
Clase 3: Gases reales En esta clase se discuten los siguientes temas: factor de compresibilidad, desarrollos del virial, modelo de van der Waals, y Ley de Estados Correspondientes. Facundo Castro youtube
Clase 4: Primera Ley de la Termodinámica para sistemas cerrados En esta clase se tratan los siguientes temas: formulación de la Primera Ley, análisis de la conexión entre la Primera Ley y la idea mecánica de energía, trabajo en termodinámica, y procesos reversibles. La clase finaliza con algunas aplicaciones: 1) capacidades caloríficas, 2) balance energético en la tierra, y 3) relación entre Cp y Cv. Facundo Castro youtube
Clase 5: Procesos en gases En esta clase se discuten los siguientes temas: expansión de Joule / Gay-Lussac o expansión libre, expansión de Joule / Thomson, y procesos adiabáticos reversibles en un gas ideal. Facundo Castro youtube
Clase 6: Segunda Ley de la Termodinámica En esta clase se discuten los siguientes temas: motivación para la Segunda Ley, máquina y ciclo de Carnot, calefactores y refrigeradores. enunciados de Kelvin-Planck y de Clausius de la Segunda Ley, teorema de Carnot, escala termodinámica de temperaturas, teorema de Clausius, y definición de entropía. Facundo Castro youtube
Clase 7: Segunda Ley de la Termodinámica En esta clase se discute el principio de aumento de la entropía, y se calculan cambios de entropía en diferentes procesos entre los que se destacan: proceso isotérmico e isobárico, proceso isobárico en una sustancia monofásica,  proceso entre dos estados arbitrarios de un gas ideal, procesos que vinculan dos estados de una sustancia pura definidos por temperatura y volumen o por temperatura y presión, cambio de fases irreversible a presión constante, y mezcla de dos gases ideales distintos a presión y temperatura constantes. Facundo Castro youtube
Clase 8: Segunda Ley de la Termodinámica En esta clase se discute la formulación de la Segunda Ley en términos de balance de entropía, es decir empleando las ideas de flujo y producción de entropía. Se realiza una comparación con la formulación tradicional y se generaliza la idea de balance aplicándola tanto a la Primera como a la Segunda Ley. La clase finaliza aplicando este formalismo a algunos ejemplos. Facundo Castro youtube
Clase 9: Segunda Ley de la Termodinámica Formulación en términos de balance. En esta clase se derivan expresiones elementales para la producción de entropía en diferentes procesos: 1) cambio de volumen de un cuerpo, 2) carga de una batería, y 3) transferencia de calor entre una fuente de calor y un cuerpo. La clase finaliza con el cálculo detallado del balance de entropía en un proceso en el que una fuente de calor intercambia energía con un cuerpo a través de un conductor. Facundo Castro youtube
Clase 10: Combinación de la Primera y Segunda Ley de la Termodinámica En esta clase se discuten los formalismos que permiten determinar la evolución de un sistema termodinámico mediante la maximización de la entropía (representación entrópica) o la minimización de la energía (representación energética). En particular se estudia en detalle la representación energética derivando los diferentes potenciales termodinámicos y estableciendo las condiciones en las cuales el estado de equilibrio de un sistema puede hallarse minimizando los potenciales termodinámicos. Se conectan las variables termodinámicas con derivadas parciales de los potenciales y se derivan las relaciones de Maxwell. Facundo Castro youtube
Clase 11: Aplicaciones de la combinación de la Primera y la Segunda Ley de la Termodinámica En esta clase se derivan las ecuaciones termodinámicas de estado, se discute la idea de estabilidad de un sistema termodinámico y su relación con la curvatura de los potenciales, y se analiza en detalle una transformación de fases en un fluido de van der Waals. Facundo Castro youtube
Clase 12: Transformaciones de fases en sistemas monocomponente En esta clase se discuten los rasgos principales de las transiciones de fases en sustancias puras. Se introduce la clasificación de Ehrenfest y se analizan las características generales de una transformación de primer orden. La clase finaliza derivando la ecuación de Clapeyron que permite hallar las líneas de coexistencia entre dos fases para el caso de una transformación de primer orden. Facundo Castro youtube
Clase 13: Sistemas abiertos y potencial químico En esta clase se introduce el concepto de potencial químico. Con este concepto se amplía el tratamiento termodinámico al caso de sistemas abiertos. Se generalizan las ecuaciones de Gibbs, se demuestra el Teorema de Euler para funciones homogéneas de grado n, y se aplican todas estas ideas a diferentes situaciones: 1) sustancia pura simple y monofásica, 2) derivación de la ecuación de Gibbs-Duhem, 3) análisis de la Primera Ley para un sistema abierto, 4) análisis del equilibrio entre dos fases de una sustancia pura, y 5) derivación de la Regla de las Fases de Gibbs. Facundo Castro youtube
       

 

 

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