2da Ley De La Termodinamica Temperatura_y_Calor_1

TERMODINAMICA

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INTRODUCCION.

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.
Al hablar de termodinámica, con frecuencia se usa el término "sistema". Por sistema se entiende un
objeto o conjunto de objetos “ó materia” que deseamos considerar. El resto, lo demás en el Universo,
que no pertenece alsistema, se conoce como el "medio ó 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.
Previo a profundizar en este tema de la termodinámica, es imprescindible recordar la distinciónentre
tres conceptos básicos: temperatura, calor y energía interna. Como ejemplo ilustrativo, es conveniente
recurrir a la teoría cinética de los gases, en que éstos sabemos están constituidos por numerosísimas
moléculas en permanente choque entre sí.
La temperatura es una medida de la energía cinética media de las moléculas individuales. El calor es
una transferencia de energía, como energíatérmica, de un objeto a otro debida a una diferencia de
temperatura.
La energía interna (o térmica) es la energía total de todas las moléculas del objeto, o sea incluye
energía cinética de traslación, rotación y vibración de las moléculas, energía potencial en moléculas y
energía potencial entre moléculas. Para mayor claridad, imaginemos dos barras calientes de un mismo
material de igual masa ytemperatura. Entre las dos tienen el doble de la energía interna respecto de
una sola barra. Notemos que el flujo de calor entre dos objetos depende de sus temperaturas y no de
cuánta energía térmica o interna tiene cada uno. El flujo de calor es siempre desde el objeto a mayor
temperatura hacia el objeto a menor temperatura.
En esta unidad estudiaremos dos leyes fundamentales que se deben cumplir en todoslos casos en que
la energía térmica se utiliza para realizar trabajo. La primera ley es simplemente otra forma de postular el
principio de la conservación de la energía. La segunda ley impone restricciones en torno al empleo
eficiente la energía disponible.
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CALOR Y TRABAJO

La equivalencia de calor y trabajo como dos formas de energía ha quedado establecida con toda
claridad, cuando Jouledemostró la equivalencia mecánica del calor.
El trabajo, lo mismo que el calor, incluye la transferencia de energía, pero existe una diferencia
importante entre estos dos términos. En mecánica definimos el trabajo como una cantidad escalar, igual
en magnitud al producto de una fuerza por un desplazamiento. La temperatura no interviene en esta
definición. El calor, por otra parte, es energía que fluyede un cuerpo a otro a causa de la diferencia de
temperatura. Una condición indispensable para que se transfiera calor es que exista una diferencia de
temperatura. El desplazamiento es la condición necesaria para que se realice un trabajo.
Lo importante en este análisis es reconocer que tanto el calor como el trabajo representan cambios que
ocurren en un proceso dado. Generalmente estos cambios vanacompañados de una variación en la
energía interna.
Considere las dos situaciones que se ilustran en la figura 1. En la figura 1.a. la energía interna del agua
aumenta debido a que se efectúa trabajo mecánico. En la figura 1.b. la energía interna del agua aumenta
debido a un flujo de calor.
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Figura 1. Incremento de la energía
interna de un sistema por medio de
(a) la realización de trabajo y(b) el suministro de calor al sistema.
(a)

(b)

En el enfoque macroscópico de la termodinámica se describe el estado de un sistema con
variables como la presión, el volumen, la temperatura y la energía interna. El número de variables
macroscópicas necesarias para caracterizar un sistema depende de la naturaleza de éste. Para un
sistema homogéneo, como un gas que contiene sólo un tipo de...