Tercera Ley de la Termodinámica

Es Ciencia

28 Sept 202103:48

Summary

TLDREl tercer principio de la termodinámica se enfoca en el movimiento molecular de los objetos en diferentes estados físicos. En el estado gaseoso, las moléculas tienen mayor libertad de movimiento, en el líquido están más juntas pero aún conservan su movimiento, y en el sólido, aunque parece que no hay movimiento, en realidad persisten oscilaciones internas. La entropía, que mide el desorden molecular, es menor en el estado sólido que en el gaseoso. La ley establece que la entropía de una estructura cristalina perfecta es cero a la temperatura del cero absoluto (-273,15°C o -459,67°F), un concepto que implica que no hay movimiento molecular y todo estaría en perfecto orden. Aunque no existen estructuras perfectas, el acercamiento a este estado teórico minimiza el movimiento y la entropía. Es importante destacar que el cero absoluto no ha sido alcanzado y representa un límite teórico donde no existiría energía o movimiento.

Takeaways

🔬 La tercera ley de la termodinámica se relaciona con el movimiento molecular de los objetos.
🌡️ En el estado gaseoso, las moléculas tienen mayor libertad de movimiento y las fuerzas internas son mínimas.
💧 En el estado líquido, las moléculas están más juntas pero aún pueden moverse molecularmente, adoptando la forma del recipiente.
🏔️ En el estado sólido, las moléculas están compactas y su movimiento molecular son oscilaciones en el mismo lugar.
📉 El desorden molecular es menor en el estado sólido que en el gaseoso.
ℹ️ La entropía mide el grado de desorden molecular de un sistema y depende de la masa y la temperatura.
🔥 Un aumento de energía en un sistema puede aumentar el movimiento molecular, rompiendo fuerzas internas y aumentando el desorden.
❄️ A menor temperatura, hay menos energía para estimular el movimiento molecular, lo que reduce el desorden.
💠 La tercera ley de la termodinámica establece que la entropía de una estructura cristalina perfecta es cero a la temperatura del cero absoluto.
⚪️ El cero absoluto se refiere a -273,15 grados centígrados o -459,67 grados Fahrenheit en la escala Kelvin.
💠 Aunque no existen estructuras cristalinas perfectas, si alcanzaran el cero absoluto, no habría movimiento molecular y la entropía sería muy baja.
🛑 No se ha alcanzado el cero absoluto en la práctica, ya que a esa temperatura no hay movimiento ni energía.

Q & A

¿Qué principios termodinámicos se han discutido en los videos anteriores?
-En los videos anteriores se han discutido los principios termodinámicos primordiales, que son fundamentales para entender la termodinámica.
¿Qué tiene que ver la tercera ley de la termodinámica con el movimiento molecular de un objeto?
-La tercera ley de la termodinámica se relaciona con el movimiento molecular en diferentes estados de la materia, como gaseoso, líquido y sólido, y cómo esto afecta el desorden molecular.
¿Por qué las moléculas en el estado gaseoso tienen libertad de movimiento?
-Las moléculas en el estado gaseoso tienen libertad de movimiento debido a que las fuerzas internas son mínimas, lo que les permite moverse con mayor libertad.
¿Cómo se relaciona el movimiento molecular con la forma que adopta una sustancia líquida en su contenedor?
-El movimiento molecular en el estado líquido permite que las moléculas se muevan y se ajusten al contenedor en el que se encuentran, adoptando su forma.
¿Por qué las moléculas en el estado sólido parecen estar más compactas y con menos movimiento molecular?
-Las moléculas en el estado sólido están compactadas y están sujetas a fuerzas internas más fuertes, lo que limita su movimiento a oscilaciones en el mismo lugar, lo que reduce la percepción de movimiento molecular.
¿Cómo se mide el grado de desorden molecular de un sistema?
-El grado de desorden molecular de un sistema se mide a través de la entropía, que es una cantidad física que describe el desorden de un sistema.
¿Cómo afecta la temperatura en el movimiento molecular y la entropía de un sistema?
-Un aumento de la temperatura proporciona más energía a las moléculas, lo que aumenta su movimiento molecular y, por lo tanto, aumenta la entropía del sistema. Por el contrario, a menor temperatura, el movimiento molecular y la entropía disminuyen.
¿Qué afirma la tercera ley de la termodinámica sobre la entropía de una estructura cristalina perfecta a la temperatura del cero absoluto?
-La tercera ley de la termodinámica establece que la entropía de una estructura cristalina perfecta es cero a la temperatura del cero absoluto, lo que implica que no habría movimiento molecular.
¿Cuál es la temperatura del cero absoluto en la escala Celsius y Fahrenheit?
-El cero absoluto en la escala Celsius es -273,15 grados centígrados y en la escala Fahrenheit es -459,67 grados Fahrenheit.
¿Por qué no existen estructuras cristalinas perfectas?
-No existen estructuras cristalinas perfectas porque siempre se encontrarán defectos cristalinos en la estructura de las sustancias.
¿Qué sucede con la entropía de las estructuras cristalinas reales si llegan al cero absoluto?
-Si las estructuras cristalinas reales llegaran al cero absoluto, no tendrían movimiento molecular y, por lo tanto, su entropía sería muy baja, aunque no sería cero debido a la presencia de defectos cristalinos.
¿Por qué no se ha llegado al cero absoluto y no existe un lugar en el universo con esta temperatura?
-No se ha llegado al cero absoluto porque a esta temperatura no hay movimiento y, por lo tanto, no hay energía, lo que lo hace un límite teórico inalcanzable en la práctica.

Outlines

00:00

🌡️ Tercera Ley de la Termodinámica

Este párrafo aborda la tercera ley de la termodinámica, que se relaciona con el movimiento molecular de los objetos en diferentes estados de agregación. Se destaca que en el estado gaseoso las moléculas tienen mayor libertad de movimiento debido a las fuerzas internas mínimas, mientras que en el estado sólido, aunque las moléculas están compactas, siguen experimentando oscilaciones locales. La entropía, que mide el grado de desorden molecular, es menor en el estado sólido que en el gaseoso. La ley establece que la entropía de una estructura cristalina perfecta es cero a la temperatura del cero absoluto (-273,15°C o -459,67°F), lo que implica que no habría movimiento molecular. Aunque no existen estructuras cristalinas perfectas debido a los defectos cristalinos, la entropía sería muy baja si alcanzaran el cero absoluto. Además, se menciona que no se ha alcanzado el cero absoluto en el universo y que no hay energía en esa temperatura debido a la falta de movimiento.

Mindmap

Keywords

💡Tercera ley de la termodinámica

La tercera ley de la termodinámica es un principio fundamental que establece que la entropía de un sistema a la temperatura del cero absoluto es cero, lo que implica que no hay movimiento molecular ni desorden en una estructura cristalina perfecta. Este concepto es central en el video, ya que define el límite teórico para el desorden molecular y la entropía en un sistema a temperaturas extremadamente bajas.

💡Estado gaseoso

El estado gaseoso es uno de los estados de agregación de la materia en el que las moléculas tienen una gran libertad de movimiento. En el video, se menciona que en el estado gaseoso las fuerzas internas son mínimas, permitiendo a las moléculas moverse libremente y determinando la forma de las sustancias en gas.

💡Estado líquido

El estado líquido es otro estado de agregación de la materia donde las moléculas están más juntas en comparación con el estado gaseoso, pero aún así pueden moverse. En el video, se indica que en el estado líquido, las moléculas adoptan la forma del recipiente, lo que demuestra cómo el movimiento molecular influye en las propiedades físicas de la sustancia.

💡Estado sólido

El estado sólido se caracteriza por tener las moléculas de una sustancia muy compactas y limitadas en su movimiento. A pesar de que el movimiento molecular parece ser mínimo, en el video se aclara que las moléculas en el estado sólido realizan oscilaciones en el mismo lugar, lo que es esencial para entender la conservación de energía y el concepto de entropía en sistemas sólidos.

💡Movimiento molecular

El movimiento molecular se refiere a la agitación o el desplazamiento de las moléculas dentro de una sustancia. En el video, se discute cómo este movimiento varía según el estado de agregación de la materia, desde la mayor libertad en el estado gaseoso hasta las oscilaciones locales en el estado sólido, y cómo esto afecta la entropía del sistema.

💡Desorden molecular

El desorden molecular es la medida de la distribución y el movimiento de las moléculas dentro de una sustancia. En el video, se destaca que el desorden molecular es menor en el estado sólido que en el estado gaseoso, y que la entropía es una medida del desorden molecular, siendo fundamental para entender la tercera ley de la termodinámica.

💡Entropía

La entropía es una propiedad física que mide el grado de desorden molecular en un sistema. En el video, se define como cero para una estructura cristalina perfecta al alcanzar el cero absoluto, lo que indica un estado de máxima orden. La entropía es clave para entender el comportamiento de los sistemas a diferentes temperaturas y su tendencia natural al desorden.

💡Temperatura

La temperatura es una medida de la energía cinética media de los movimientos moleculares en un sistema. En el video, se resalta que el aumento de la temperatura proporciona a las moléculas más energía para moverse, lo que lleva a un mayor desorden molecular y, por lo tanto, a una mayor entropía.

💡Cero absoluto

El cero absoluto, equivalente a -273,15 °C o -459,67 °F en la escala Kelvin, es la temperatura teórica más baja posible donde, según la tercera ley de la termodinámica, no hay movimiento molecular. En el video, se menciona como el punto en el que la entropía de una estructura cristalina perfecta sería cero.

💡Estructuras cristalinas perfectas

Las estructuras cristalinas perfectas son teóricas y se definen como aquellas que no contienen defectos cristalinos. En el video, se discute que, aunque no existen en la práctica, la hipótesis de estas estructuras ayuda a entender la relación entre el cero absoluto, el movimiento molecular y la entropía.

💡Defectos cristalinos

Los defectos cristalinos son irregularidades en la estructura de un cristal que impiden que sea considerado perfecto. En el video, se menciona que siempre existen en las estructuras reales y son la razón por la cual la entropía en el cero absoluto no sería exactamente cero, sino muy baja.

Highlights

La tercera ley de la termodinámica se relaciona con el movimiento molecular de cualquier objeto.

Las moléculas en estado gaseoso tienen libertad de movimiento debido a las fuerzas internas mínimas.

En el estado líquido, las moléculas están más juntas pero aún pueden tener movimiento molecular.

Las sustancias líquidas adoptan la forma del recipiente donde se encuentran debido a su movimiento molecular.

En el estado sólido, las moléculas están compactas y sus oscilaciones son locales.

El movimiento molecular en sólidos no es perceptible pero sigue existiendo.

El desorden molecular es menor en el estado sólido que en el gaseoso.

La entropía mide el grado de desorden molecular de un sistema y depende de la masa y la temperatura.

Un aumento de energía puede aumentar el movimiento molecular y romper fuerzas internas.

Una menor temperatura no proporciona suficiente energía para estimular el movimiento molecular.

La entropía de una estructura cristalina perfecta es cero a la temperatura del cero absoluto.

El cero absoluto se refiere a -273,15 grados centígrados o -459,67 grados Fahrenheit en la escala Kelvin.

Las estructuras cristalinas perfectas no existen debido a la presencia de defectos cristalinos.

Si las estructuras reales alcanzaran el cero absoluto, tendrían un movimiento molecular nulo y una entropía muy baja.

El cero absoluto no se ha alcanzado y no existe un lugar en el universo con esa temperatura.

A la temperatura del cero absoluto no hay movimiento ni energía.

Este vídeo proporciona una visión general de la tercera ley de la termodinámica y su impacto en el entendimiento del movimiento molecular.