Tercera Ley de la Termodinámica

Summary

El 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.