Termodinámica

La termodinámica puede definirse como el tema de la Física que estudia los

procesos en los que se transfiere energía como calor y como trabajo.

Se efectúa trabajo cuando la energía se transfiere de un cuerpo a otro por medios mecánicos. El calor es una transferencia de energía de un cuerpo a un segundo cuerpo que está a menor temperatura. O sea, el calor es muy semejante al trabajo.

El calor se define como una transferencia de energía debida a una diferencia de temperatura, mientras que el trabajo es una transferencia de energía que no se debe a una diferencia de temperatura.

Al hablar de termodinámica, con frecuencia se usa el término "sistema". Por sistema se entiende un objeto o conjunto de objetos que deseamos considerar. El resto, lo demás en el Universo, que no pertenece al sistema, se conoce como su "ambiente". Se consideran varios tipos de sistemas. En un sistema cerrado no entra ni sale masa, contrariamente a los sistemas abiertos donde sí puede entrar o salir masa. Un sistema cerrado es aislado si no pasa energía en cualquiera de sus formas por sus fronteras.

La energía interna de un sistema es una caracterización microscópica de la energía microscópica de todas las partículas que lo componen. Un sistema está formado por gran cantidad de partículas en movimiento. Cada una de ellas posee:

• Energía cinética, por el hecho de encontrarse a una determinada velocidad·   
• Energía potencial gravitatoria, por el hecho de encontrarse en determinadas posiciones unas respecto de otras 
• Energía potencial elástica, por el hecho vibrar en el interior del sistema

En termodinámica la energía interna de un sistema ( U ) es una variable de estado

representa la suma de todas las energías de las partículas microscópicas que componen

el sistema. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el Jule ( J ).

Es importante destacar la diferencia entre los siguientes términos:

•Temperatura: es una medida de la energía cinética media de las moléculas individuales.

•Calor: transferencia de energía, como energía térmica, de un objeto a otro debida a un
diferencia de temperatura..

•Energía interna o térmica: es la energía total de todas las moléculas del objeto, o sea 
incluye energía cinética  traslación, rotación y vibración de las moléculas, energía potencial 
en moléculas y energía potencial entre moléculas

Primera ley

La primera ley de la termodinámica determina que la energía interna de un sistema aumenta cuando se le transfiere calor o se realiza un trabajo sobre él. Su expresión depende del criterio de signos para sistemas termodinámicos elegido:

Esta ley se expresa como:

 E_int = Q - W

Cambio en la energía interna en el sistema = Calor agregado (Q) - Trabajo efectuado por el sistema (W)

Donde:

·         ∆U : Incremento de energía interna del sistema ( ∆U = U_final - U_inicial ). Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el jule ( J )

·         Q : Calor intercambiado por el sistema con el entorno. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el jule ( J ), aunque también se suele usar la caloría ( cal ). 1 cal = 4.184 J

W : Trabajo intercambiado por el sistema con el entorno. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el jule ( J )

Segunda ley

Al igual que ocurren con otras leyes de termodinámica, el segundo principio es de tipo empírico, llegamos a él a través de la experimentación. La termodinámica no se preocupa
 de demostrar por qué las cosas son así, y no de otra forma.

La segunda ley de la termodinámica se expresa en varias formulaciones equivalentes:    

• Enunciado de Kelvin – Planck “es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no tenga otro efecto que absorber la energía térmica de una fuente y realizar la misma cantidad de trabajo”.
• Enunciado de Clausiois “es imposible construir una máquina cíclica, que no tenga otro efecto que transferir calor continuamente de un cuerpo hacia otro, que se encuentre a una temperatura más elevada”. 

Observa que esta segunda ley no dice que no sea posible la extracción de calor de un foco frío a otro más caliente. Simplemente dice que dicho proceso nunca será espontáneo.

A continuación vamos a estudiar las consecuencias de estas leyes en el caso de máquinas térmicas y a introducir el concepto de entropía.

Ley cero

Establece que, cuando dos cuerpos están equilibrio térmico con un tercero,  estos están a su vez en equilibrio térmico entre sí.

Para ma información visite: 
https://youtu.be/Bvfn6eUhUAc