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Observa que la temperatura no varĆ­a durante los cambios de estado.

Objetivos:

  • Ilustrar el comportamiento microscópico de las molĆ©culas en función de la fase observada.

  • Mostrar que los cambios de fase ocurren a temperatura constante.

  • Mostrar que dos fases pueden coexistir.

El agua puede existir en tres estados (o tres fases):

  • Fase sólida: Las partĆ­culas en un sólido se encuentran fuertemente unidas entre ellas. El hielo mantienen su forma independientemente del recipiente.

  • Fase lĆ­quida: Las partĆ­culas ya no estĆ”n ordenadas. La unión entre las molĆ©culas se rompe y el agua puede asĆ­ tomar la forma del recipiente. Las partĆ­culas estĆ”n muy cerca unas de otras, y por eso los lĆ­quidos son prĆ”cticamente incompresibles.

  • Fase gaseosa: La agitación y el desorden son mĆ”ximos. El vapor de agua ocupa todo el espacio del recipiente. Las distancias entre la molĆ©culas son grandes y por eso los gases se pueden comprimir. Observa que el vapor de agua es invisible.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

Intenta separar las bolas rojas de las azules.

 

En uno de los capĆ­tulos de su libro Theory of Heat, publicado en 1871, J. C. Maxwell planteaba un experimento pensado para ilustrar las limitaciones de la segunda ley de la TermodinĆ”mica que puede resumir asi:

Supongamos que tenemos un recipiente con muchas molĆ©culas, a distintas velocidades, moviendose en todas direcciones. Este recipiente estĆ” dividido en dos partes por una "puerta" y hay un ser diminuto, que abre y cierra la puerta, dejando pasar las molĆ©culas mĆ”s rĆ”pidas hacia un lado y las mĆ”s lentas hacia el otro. De esta forma, se conseguirĆ” elevar la temperatura de un lado y bajar la del otro sin efectuar trabajo, violando asĆ­ la segunda ley de la termodinĆ”mica.

El nombre de Demonio de Maxwell fue puesto por William Thomson en 1874 en su artĆ­culo Kinetic Theory of the Dissipation of Energy.

Veamos quƩ pasa con las dos primeras leyes de la TermodinƔmica cuando opera el demonio:
La segunda ley exige que la entropía del demonio se incremente en una cantidad mayor o igual a la disminución en la entropía del gas.
La primera ley implica que las energĆ­as del demonio y del gas no deben cambiar (sistema aislado)

Por lo tanto, el demonio debe aumentar su entropĆ­a manteniendo la energĆ­a fija. Pero si el demonio aumenta su entropĆ­a infinitamente se volverĆ” tan desordenado que serĆ” incapaz de llevar a cabo sus tareas.

Necesitaríamos periódicamente devolver al demonio a su estado inicial y para ello deberíamos contar con un reservorio en el que el demonio pudiera ir depositando su exceso de entropía y necesitamos también una fuente de trabajo, que le entregue energía al demonio a entropía constante.

En resumen: 
1. La entropĆ­a del demonio se incrementa cuando disminuye la entropĆ­a del gas.
2. El demonio no puede ser devuelto a su estado inicial sin intercambiar energĆ­a con fuentes externas.

 

Mientras se produce un cambio de estado coexisten dos fases y la temperatura no varĆ­a.

Objetivos:

  • Relacionar los procesos de calentamiento y los cambios de estado con la forma de la grĆ”fica.

  • Mostrar que los cambios de fase ocurren a temperatura constante.

  • Mostrar que dos fases pueden coexistir.

El agua puede existir en tres estados (o tres fases):

  • Fase sólida: Las partĆ­culas en un sólido se encuentran fuertemente unidas entre ellas. El hielo mantienen su forma independientemente del recipiente.

  • Fase lĆ­quida: Las partĆ­culas ya no estĆ”n ordenadas. La unión entre las molĆ©culas se rompe y el agua puede asĆ­ tomar la forma del recipiente. Las partĆ­culas estĆ”n muy cerca unas de otras, y por eso los lĆ­quidos son prĆ”cticamente incompresibles.

  • Fase gaseosa: La agitación y el desorden son mĆ”ximos. El vapor de agua ocupa todo el espacio del recipiente. Las distancias entre la molĆ©culas son grandes y por eso los gases se pueden comprimir. Observa que el vapor de agua es invisible.

 

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