Ley cero de la termodinámica

La Ley Cero de la Termodinámica es la que se ocupa de las condiciones para que dos cuerpos (A y B) obtengan la equilibrio térmico con un tercer cuerpo (C).

Un termómetro (cuerpo A) en contacto con un vaso de agua (cuerpo B) y, por otro lado, un termómetro en contacto con una taza que contiene agua y hielo (cuerpo C) obtienen la misma temperatura.

Dos vasos con termómetro en su interior, uno con solo agua y el otro con agua y hielo

Si A está en equilibrio térmico con B y si A está en equilibrio térmico con C, entonces B está en equilibrio térmico con C. Esto sucede aunque B y C no estén en contacto.

Eso es lo que sucede cuando ponemos en contacto dos cuerpos con diferentes temperaturas. El calor es energía transferida desde el cuerpo con la temperatura más alta al cuerpo con la temperatura más baja.

Imaginemos una taza de café caliente. Tienes prisa por tomarlo y luego necesitas enfriarte para no quemarte. Entonces, agregue leche al café.

Temperatura del café (T1) es más alta que la temperatura de la leche (T2), es decir, T1 > T2.

Pero ahora tenemos café con leche, cuya temperatura debido al contacto de T

1 y T2, después de algún tiempo, da como resultado T3, lo que significa que alcanzó el equilibrio térmico. Entonces tenemos que T1 > T3 > T2.

La temperatura está influenciada por el tipo de material del que está hecho. En otras palabras, la temperatura depende de la conductividad térmica, mayor o menor en diferentes materiales.

Los termómetros se inventaron para medir correctamente la temperatura, después de todo, la percepción sensorial no era efectiva.

Hay tres escalas de temperatura: Celsius (° C), Kelvin (K) y Fahrenheit (° F). Obtenga más información en Escalas termométricas.

Cabe señalar que la Ley Cero de la Termodinámica se postuló después de las primeras leyes de la termodinámica, la Primera ley de la termodinámica y el Segunda ley de la termodinámica.

Fue porque era necesario para la comprensión de estas leyes que recibió un nombre que las precedió.

Lea también: Termodinámica y Fórmulas de física.

Ejercicios resueltos

1. (UNICAMP) Un aislamiento térmico eficiente es un desafío constante a superar para que el hombre pueda vivir en condiciones extremas de temperatura.

Para ello, es esencial una comprensión completa de los mecanismos de intercambio de calor. En cada una de las situaciones que se describen a continuación, debe reconocer el proceso de intercambio de calor involucrado.

I. Los estantes de un frigorífico doméstico son rejillas huecas, para facilitar el flujo de energía térmica al congelador para […]
II. El único proceso de intercambio de calor que puede tener lugar en el vacío es […].
II. En un termo, se mantiene un vacío entre las paredes de vidrio doble para evitar que el calor entre o salga a través de [….].

En orden, los procesos de intercambio de calor utilizados para llenar los huecos correctamente son:

a) conducción, convección y radiación.
b) conducción, radiación y convección.
c) convección, conducción y radiación.
d) convección, radiación y conducción.

Alternativa d: convección, radiación y conducción.

2. (VUNESP-UNESP) Se almacenaron dos vasos de vidrio idénticos, en equilibrio térmico con temperatura ambiente, uno dentro del otro, como se muestra en la figura.

Una persona, al intentar desvincularlos, no tuvo éxito. Para separarlos, decidió poner en práctica sus conocimientos de física térmica.

Dos tazas anidadas juntas

Según la física térmica, el único procedimiento capaz de separarlos es:

a) sumerja la taza B en agua térmicamente equilibrada con cubitos de hielo y llene la taza A con agua a temperatura ambiente.
b) ponga agua caliente (mayor que la temperatura ambiente) en la taza A.
c) sumerja la taza B en agua helada (por debajo de la temperatura ambiente) y deje la taza A sin líquido.
d) llene la taza A con agua caliente (por encima de la temperatura ambiente) y sumerja la taza B en agua helada (por debajo de la temperatura ambiente).
e) llene la taza A con agua fría (por debajo de la temperatura ambiente) y sumerja la taza B en agua caliente (por encima de la temperatura ambiente).

Alternativa e: llene la taza A con agua helada (por debajo de la temperatura ambiente) y sumerja la taza B en agua caliente (por encima de la temperatura ambiente).

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