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# Termodinámica: temas, ideas clave y simuladores

> Termodinámica: calor y temperatura, calorimetría, teoría cinética de los gases, primer y segundo principio, ciclos y motores térmicos y entropía.

La **termodinámica** estudia el calor, la temperatura y cómo se convierte la energía térmica en trabajo. Explica por qué el agua tarda en calentarse, qué es la temperatura a nivel molecular, cómo funciona el motor de un coche y por qué ninguna máquina puede aprovechar todo el calor que recibe.

## Las ideas clave del bloque

### Calor y temperatura

El calor fluye del cuerpo caliente al frío. Para cambiar la temperatura, $Q = m c \Delta T$; para cambiar de estado, $Q = m L$, sin que cambie la temperatura.

### Teoría cinética

La presión es el efecto de los choques de las partículas contra las paredes y la temperatura mide su energía cinética media:

$$
pV = nRT \qquad \langle E_c\rangle = \tfrac32 kT
$$

### Primer principio

$$
Q = W + \Delta U
$$

La energía se conserva: el calor que recibe un gas se reparte entre el trabajo que hace y el aumento de su energía interna.

### Segundo principio

Ninguna máquina térmica entre dos focos supera el rendimiento de Carnot, $\eta = 1 - T_f/T_c$. En un sistema aislado la **entropía** nunca disminuye: por eso los gases se mezclan solos y nunca se separan.

## Orden recomendado

<Steps>
  <Step title="Calorimetría">
    Mezcla agua, hielo, vapor o metales en un calorímetro y mira la temperatura de equilibrio.
  </Step>

  <Step title="Teoría cinética">
    Cientos de partículas chocando en un recipiente con émbolo: mide la presión y compárala con pV = NkT.
  </Step>

  <Step title="Ciclos termodinámicos">
    Otto, Diesel, Brayton, Carnot y Stirling en diagramas p-V y T-S con el calor y el trabajo de cada tramo.
  </Step>

  <Step title="Motor de cuatro tiempos">
    Un motor de gasolina en 3D, de un cilindro o V8, con el ciclo Otto dibujándose en el diagrama p-V.
  </Step>

  <Step title="Difusión de gases">
    Quita la pared entre dos gases y mira cómo se mezclan, por qué el ligero se difunde antes y cómo crece la entropía.
  </Step>
</Steps>

## Temas de este bloque

<CardGroup cols={2}>
  <Card title="Calorimetría" href="/fisica/termodinamica/calorimetria">
    Calorimetría explicada: Q = m·c·ΔT, calor latente, cambios de estado, temperatura de equilibrio en un calorímetro y cómo resolver problemas con hielo, con ejemplos resueltos.
  </Card>

  <Card title="Teoría cinética" href="/fisica/termodinamica/teoria-cinetica">
    Teoría cinética de los gases: la presión como choques, la temperatura como energía cinética, pV = NkT, leyes de Boyle, Charles y Gay-Lussac y distribución de velocidades de Maxwell-Boltzmann.
  </Card>

  <Card title="Ciclos termodinámicos" href="/fisica/termodinamica/ciclos-termodinamicos">
    Ciclos termodinámicos en diagramas p-V y T-S: procesos adiabáticos, isotermos, isócoros e isóbaros, primer principio en cada tramo, rendimiento de cada ciclo y límite de Carnot.
  </Card>

  <Card title="Motor de cuatro tiempos" href="/fisica/termodinamica/motor-cuatro-tiempos">
    Cómo funciona un motor de gasolina de cuatro tiempos: pistón, biela, cigüeñal y válvulas, ciclo Otto en el diagrama p-V, cilindrada, relación de compresión, rendimiento y orden de encendido.
  </Card>

  <Card title="Difusión de gases" href="/fisica/termodinamica/difusion-gases">
    Por qué dos gases se mezclan solos y nunca se separan: difusión, ley de Graham, velocidad de las moléculas según su masa, irreversibilidad y entropía de mezcla, con ejemplos.
  </Card>
</CardGroup>

## Simuladores de termodinámica en Simulab

<CardGroup cols={2}>
  <Card title="Calorimetría" icon="flask" href="https://simulab.es/fisica/calorimetria">
    Mezcla agua, hielo, vapor o metales en un calorímetro y mira la temperatura de equilibrio.
  </Card>

  <Card title="Teoría cinética" icon="flask" href="https://simulab.es/fisica/teoria-cinetica">
    Cientos de partículas chocando en un recipiente con émbolo: mide la presión y compárala con pV = NkT.
  </Card>

  <Card title="Ciclos termodinámicos" icon="flask" href="https://simulab.es/fisica/ciclos-termodinamicos">
    Otto, Diesel, Brayton, Carnot y Stirling en diagramas p-V y T-S con el calor y el trabajo de cada tramo.
  </Card>

  <Card title="Motor de cuatro tiempos" icon="flask" href="https://simulab.es/fisica/motor-cuatro-tiempos">
    Un motor de gasolina en 3D, de un cilindro o V8, con el ciclo Otto dibujándose en el diagrama p-V.
  </Card>

  <Card title="Difusión de gases" icon="flask" href="https://simulab.es/fisica/difusion-gases">
    Quita la pared entre dos gases y mira cómo se mezclan, por qué el ligero se difunde antes y cómo crece la entropía.
  </Card>
</CardGroup>


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