De la maquina de vapor al cero absoluto

Reporte de lectura: DE LA MAQUINA DE VAPOR AL CERO ABOSLUTO
PEDRO ENRIQUE ORTIZ ORTEGA
Las maquinas térmicas se desarrollaron sin que hubiese existido la menor compresión sobre las causas teóricas de su funcionamiento. En 1698 Thomas Savery, basado en la idea de Edward Somerset, invento la que puede considerarse como la primera máquina de vapor. Luego, Joseph Black un médico y químico escocés,aclaró la distinción entre calor y temperatura en el siglo XVIII.
Sin embargo, desde épocas remotas como la de los griegos ha existido una polémica acerca de la naturaleza del calor. Pero no fue hasta que Robert Boyle sugirió que el calor de una sustancia material (formado por partículas que se repelen entre sí pero son atraídas a las partículas de materia ordinaria) se comportaba como un fluidoelástico, sutil, que llenaba todos los cuerpos y cuya densidad aumentaba con la temperatura, ha este fluido él lo llamo “calórico”. Pero a pesar de las ideas dadas, aun no se tuvo una teoría que guiara el desarrollo de las maquinas térmicas hasta 1840 aunque la evolución de la tecnología fue casi empírica.
Aun con los avances hechos no se tenía una idea de los principios que hoy nos rigen en latermodinámica, pero no fue hasta que se empezaron a hacerse las preguntas adecuadas que empezó a surgir el camino de la termodinámica como hoy se conoce y fue gracias a Sadi Carnot quien propuso que el trabajo aprovechable sólo depende de la temperatura de los cuerpos entre los cuales funciona la maquina y no de los agentes encargados de producirlo.
Como cualquier estudio de la física, latermodinámica tiene que ser coherente con los principios de conservación o al menos así es como a los físicos les gusta pensar, por ello las experiencias de Joule sirvieron para extender esta observación a todo sistema termodinámico y postular que si a cualquier sistema aislado le suministramos una cierta cantidad de energía mecánica W, ésta solo provoca un incremento en la energía interna del sistema U.La existencia de esta cantidad de energía interna para cualquier sistema, es el postulado conocido como la primera ley de la termodinámica. Donde ΔU corresponde a una cantidad que no depende de la naturaleza del proceso usado para medirla, pues es una variable de estado, una cantidad intrínseca a la naturaleza del sistema que se escoge para estudiarlo. Q y W sólo tienen sentido y aparecen enescena si ocurre una proceso determinado en el cual puede realizar o recibir trabajo y absorber o ceder calor.
Quien acento las bases matematicas como hoy se conoce de las dos primera leyes de la termodinámica se le debe a Clausius, el cual utilizo la hipótesis de suponer que el proceso a que esta sujeta la susbtancia operante de una máquina térmica es un proceso ideal. Él afirma que todo procesoreversible e isotérmico el cociente Q/T no depende del proceso sino sólo depende de los estados inicial y final, los cuales están en equilibrio. Lo cual nos quiere decir que dicho cociente (S) es una propiedad inherente del sistema. Es decir, no depende del proceso cíclico.
El gran merito de Clausius radico en que el fue quien se dio cuenta de que en un proceso irreversible, el cambion de la funciónS es mayor que el cociente Qrev/T. Por lo cual Clausius llego a proponer que para cualquier proceso que tenga lugar entre dos estados de equilibrio de un sistema dado, la relación ΔS≥ Q/T, donde Q es el calor transferido entre el sistema y el cuerpo o el medio ambiente, con el cual esté en contacto y se encuentra a la temperatura T. Esta es una de las formas de enunciar la segunda ley de latermodinámica, que fijándonos en el caso cuando se cumple la igualdad entonces ΔQ= ΔQrev. Lo cual nos habla de un sistema que sólo intercambia calor con otro cuerpo, que bien pueden ser sus alrededores, y de un proceso infinitamente lento, para garantizar que en cada estado intermedio el sistema alcance el equilibrio y además, sea isotérmico. Lo anterior se conoce como el cambio de entropía del...