B.4 · Termodinámica (NS)

1. Comprensiones (IB)

El sub-tema B.4 "Thermodynamics" del Diploma Programme Physics Guide (vigente desde 2025) reúne tanto los principios fenomenológicos del calor y el trabajo como su formulación moderna en términos de energía interna y entropía. Las comprensiones que el alumnado de NS debe dominar son:

1. Energía interna (U) de un sistema termodinámico, entendida como la suma de las energías cinéticas y potenciales aleatorias de todas sus partículas. Para un gas ideal monoatómico, U = (3/2) · n · R · T, donde n es el número de moles, R la constante universal de los gases y T la temperatura absoluta.

1. Primer principio de la termodinámica: la variación de energía interna de un sistema es igual al calor absorbido menos el trabajo realizado por el sistema sobre el entorno, Q = ΔU + W. Es la conservación de la energía aplicada a procesos térmicos.

1. Trabajo realizado por un gas en una expansión o compresión cuasiestática: W = ∫ p dV. Geométricamente, es el área encerrada bajo la curva del proceso en un diagrama presión-volumen (pV).

1. Cuatro procesos cuasiestáticos canónicos en un gas ideal: isobárico (p constante), isocórico o isovolumétrico (V constante), isotérmico (T constante) y adiabático (Q = 0). Cada uno tiene una huella característica en el diagrama pV y una relación específica entre Q, W y ΔU.