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En qué se parecen una sopa enfriándose
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en tu mesa y el motor de un automóvil Ah
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seguro que ya sabes porque ya viste el
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título del video hoy hablaremos de Estos
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principios útiles en física ingeniería
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química y biología y que explican desde
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el mecanismo de una gigantesca
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locomotora hasta la función de la
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microscópica mitocondria y todos los
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procesos donde haya intercambio de
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energía Así es lo que todas esas cosas
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tienen en común son las leyes de la
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termodinámica una explicación
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sencilla Por cierto muchas gracias a
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Marisol del Canal pasos por ingeniería
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por ayudarnos con el contenido de este
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video visita su canal te dejamos links
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en la descripción las primeras máquinas
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de vapor se inventaron en el siglo XVII
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y desde el principio sus inventores se
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preocuparon por cómo hacerlas más
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eficientes es decir cómo lo lograr que
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hicieran más trabajo con menos energía
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varios científicos enfrentaron el reto
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en el siglo XIX Sad carn estableció el
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principio que se convertiría en la
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segunda ley luego rudolf clausius y
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William tomson célebres conocido como
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lord Kelvin enunciaron la primera y
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definieron la segunda e hicieron
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contribuciones significativas que
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sentaron las bases para el desarrollo de
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la tercera ley que definió Walter n ya
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entrado el siglo XX finalmente se añadió
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la ley cero que serviría de base a las
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demás Así de la mano de la Revolución
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Industrial surgió la disciplina de la
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termodinámica Por cierto en griego
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termos significa caliente y dinamis
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fuerza poder o capacidad para entender
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qué dicen cada una de estas leyes
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primero conviene Explicar qué son la
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temperatura la energía térmica y el
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calor que suenan parecido pero son cosas
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muy diferentes todos los objetos están
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formados por átomos y moléculas Y aunque
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los veas ahí muy quietecitos en realidad
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sus moléculas están en constante
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movimiento empujándose unas a otras como
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niños revoltosos unos quizás son más
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revoltosos que otros pero podemos sacar
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un promedio de la energía cinética que
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tienen las partículas a ese promedio le
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llamamos temperatura y es lo que podemos
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medir con un termómetro ahora bien si
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sumamos la energía de todas las
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partículas del objeto obtenemos un total
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al que llamamos energía térmica Entonces
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dos objetos pueden tener la misma
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temperatura pero si uno es más grande
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tendrá más energía térmica Simplemente
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porque tiene más partículas en
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movimiento por último si tocas ese
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objeto y tiene mayor temperatura que tú
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sus partículas revoltosas empujarán a
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tus partículas a esa transferencia de
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energía térmica la denominamos calor a
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la temperatura se mide en grados como
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Celsius Fahrenheit o Kelvin la energía
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térmica en joules y el calor también en
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joules o calorías un par de definiciones
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más por sistema entenderemos una región
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o fragmento del universo que estamos
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examinando puede ser un objeto o una
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colección de objetos su entorno es lo
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que lo rodea técnicamente el resto del
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universo si el sistema permite flujo de
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calor hacia o desde el entorno se dice
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que tiene paredes diatérmicas si no lo
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permite sus fronteras son
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adiabáticas Aunque en la realidad no
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existen las paredes adiabáticas
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perfectas Ahora sí veamos las cuatro
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leyes ley cero equilibrio térmico es el
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principio más fundamental el equilibrio
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térmico se refiere a la igualdad de
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temperaturas de manera que no hay
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intercambio de calor la ley dice que si
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dos sistemas están en equilibrio térmico
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con un tercer sistema entonces esos dos
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sistemas están en equilibrio térmico
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entre ellos si el objeto a está en
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equilibrio con el objeto b y b está en
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equilibrio con c entonces a está en
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equilibrio térmico con c quizás suene
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muy obvio pero este principio hace
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evidente que si dos objetos están en
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equilibrio térmico con sendos
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termómetros Y estos muestran la misma
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temperatura los objetos estarán en
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equilibrio térmico entre ellos aunque no
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estén en contacto esto establece a la
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temperatura como el indicador de
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equilibrio térmico lo que posibilita
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todas las mediciones y obtención de
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datos que se hacen en un laboratorio de
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termodinámica primera ley conservación
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de la energía a partir del principio de
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que la energía No se crea ni se destruye
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solo se transforma se deduce que la
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energía térmica puede transformarse en
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otras formas de energía y viceversa y
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por lo tanto producir trabajo imagina el
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cilindro de la máquina de vapor más
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básica al introducirle energía térmica
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el agua se transforma en vapor y ocupa
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un volumen mayor lo que hace que se
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mueva el pistón el calor ha produo sido
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trabajo este trabajo Se puede utilizar
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para desplazar cargas como lo que hace
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una locomotora Por ejemplo si
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representamos la transferencia de calor
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con la letra Q la energía interna con u
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y el trabajo con do u tenemos que delta
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q es igual a Delta u + Delta w o sea que
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el calor transferido es igual al cambio
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de la energía interna más el trabajo
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realizado o lo que es lo mismo el cambio
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en la energía interna es igual al calor
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que se transfirió hacia o desde el
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sistema menos la energía que requirió el
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trabajo realizado todo medido en la
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misma unidad por ejemplo joules dato
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importante si el calor es absorbido por
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el sistema q será positiva y si realiza
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trabajo W es positivo si en cambio el
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trabajo Se realiza sobre el sistema W
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será negativo y si el sistema pierde
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calor q será negativa si en el sistema
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el volumen permanece constante pero la
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temperatura y la presión cambian se dice
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que el proceso es
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isovolumétrico y no produce ni recibe
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trabajo un calorímetro funciona de
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manera isovolumétrica si lo que se
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mantiene constante es la temperatura y
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lo que cambia es el volumen y la presión
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o sea todo el calor se convierte en
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trabajo el proceso es isotérmico un
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ideal sería isotérmico Y si la presión
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permanece constante pero la temperatura
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y el volumen cambian el proceso es
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isobárico un calentador de agua aplica
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un proceso isobárico Segunda ley
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entropía ninguna máquina o sistema puede
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tener un 100% de eficiencia O sea no es
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posible convertir toda la energía en
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trabajo porque parte de la energía se
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convierte en sonido y la fricción vuelve
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a convertir la energía cinética en calor
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lo que hace que el sistema pierda
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energía hacia el entorno la entropía se
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puede entender como el desorden y
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representa esta Inevitable pérdida de la
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capacidad de convertir calor en trabajo
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otra manera de expresarlo es el calor
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siempre fluye de las regiones de mayor
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temperatura hacia las de menor
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temperatura y nunca al revés un plato de
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sopa caliente se enfriará si se deja a
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temperatura ambiente calentando
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levemente sus alrededores Aunque haga
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calor la energía Nunca pasará del aire a
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la sopa si la sopa Está más caliente y
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el agua de un vaso le pasará su calor al
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cubo de hielo en su interior calentando
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el hielo y enfriándose ella y no al
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revés de la misma manera en que una gota
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de tinta se dispersa en el agua y es
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prácticamente imposible que vuelva a
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juntarse toda en el mismo punto un
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sistema puede disminuir la entropía a
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nivel local Pero siempre a Costa de
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aumentar la entropía en su entorno un
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ser vivo crea orden en su cuerpo
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aumentando el desorden a su alrededor lo
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que significa que la entropía siempre
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aumentará en el universo como totalidad
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la entropía es una idea compleja si
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quieres saber más sobre ella hace tiempo
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hicimos un video explicando este
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concepto y si puede significar la
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destrucción del universo corre a verlo
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bueno primero termina este tercera ley
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el cero absoluto recuerdas que
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imaginamos a los átomos y moléculas como
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chiquillos revoltosos pues la tercera
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ley estipula que literalmente no se
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pueden quedar quietos cuando baja la
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temperatura de un sistema la energía el
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movimiento de las moléculas también baja
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si se quedaran completamente quietas
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diríamos que alcanzan el cero absoluto
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cero energía pero el cero absoluto solo
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existe en la teoría en la práctica el
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movimiento nunca se detiene la tercera
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ley dice es imposible bajar la
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temperatura de cualquier sistema a cero
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absoluto en un número finito de Pasos
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Por eso se dice que el cero absoluto es
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teórico porque teóricamente se podría
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lograr con una cantidad infinita de
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procesos en el mundo físico las cosas
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más frías que te puedes imaginar todavía
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se mueven en bastante en el espacio
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existe la nebulosa de Boomerang que está
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a más o menos
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272 grc bajo cero Lo que equivale a 1
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Kelvin en laboratorios se ha logrado
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enfriar sustancias a fracciones de
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grados Kelvin por apenas unos segundos
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pero nunca se ha logrado el cero
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absoluto Esta es otra forma de enunciar
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la ley la entropía de una sustancia
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cristalina a temperatura cero absoluto
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sería igual a cero y como no puede haber
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materia sin energía esto es imposible Oh
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no las leyes de la termodinámica son
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esenciales no solo para nuestra
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comprensión del mundo sino también para
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muchas aplicaciones tecnológicas todo
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tipo de motores y generadores de energía
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eléctrica las aplican Incluyendo los
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nucleares o los de energías renovables y
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también los sistemas de refrigeración y
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aire acondicionado además son son útiles
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para entender a nivel físico la
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conversión de energía lumínica en
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energía química que realizan las plantas
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o la producción de energía en las
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células animales que realizan las
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mitocondrias incluso tiene implicaciones
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filosóficas relacionadas con el origen y
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el destino del universo
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curiosamente Muchas gracias de nuevo a
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Marisol Maldonado de pasos por
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ingeniería por revisar la información de
00:11:25
este video si quieres aprender las
00:11:27
fórmulas matemáticas de las leyes de la
00:11:29
termodinámica te dejamos aquí links a
00:11:31
sus videos donde las explica de manera
00:11:34
sencilla y Clara y si te gusta nuestro
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