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LAS LEYES DE LA TERMODINÁMICA
GOBBI, Alejandro Iván
Instituto Nuestra Señora de Fátima, Cipolletti, Río Negro
Profesor Guía: SALICA, Marcelo

INTRODUCCIÓN
En el siguiente informe se desarrollará y se explicarán las cuatro principales leyes de la
termodinámica, mediante una serie de demostraciones y experimentos sencillos
realizados en el laboratorio, utilizando elementos accesibles yprocedimientos simples
que se pueden efectuar en cualquier aula.
Las leyes de la termodinámica que se desarrollarán serán:
- Ley cero de la termodinámica o principio del equilibrio termodinámico.
- Primera ley de la termodinámica o principio de la conservación de la energía.
- Segunda ley de la termodinámica.
- Tercera ley de la termodinámica.
OBJETIVOS
El objetivo principal del trabajo esalcanzar la comprensión de algún tema de física de
los que se enseñan en el secundario (en este caso las leyes de la termodinámica),
mediante el desarrollo, la construcción y la prueba de un experimento simple realizable
en el aula con elementos cotidianos, que permita estudiarlo y entenderlo.

MATERIALES EMPLEADOS
Para la realización de este experimento son necesarios los siguientes elementos:- Vaso de precipitado (el vaso de precipitado utilizado en el experimento original el
de 1 litro de capacidad). [1].
- Termómetro que alcance una temperatura mayor a los 100ºC (por lo menos uno).
- Soporte para termómetro.
- Agua fría (7ºC-10ºC), agua tibia (28ºC-30ºC) y agua caliente (100ºC).
- Colorante (se pueden utilizar colorantes artificiales o tinta).
- Cubetera (de las utilizadaspara hacer hielo en el freezer o congelador).
- Reloj o cronómetro.

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DESARROLLO Y PROCEDIMIENTOS
Para poder entender y realizar exitosamente el experimento primero se debe hacer una
introducción a las leyes de la termodinámica.
La termodinámica es la rama de la física que estudia la energía y la transformación entre
sus distintas manifestaciones, como el calor, y su capacidad paraproducir un trabajo.
La ley cero de la termodinámica establece que si dos sistemas, Ay B, están en equilibrio
termodinámico, y B está a su vez en equilibrio termodinámico con un tercer sistema C,
entonces A y C se encuentran en equilibrio termodinámico. Este principio fundamental
se enunció formalmente luego de haberse enunciado las otras tres leyes de la
termodinámica, por eso se la llamó“ley cero”.
La primera ley de la termodinámica, también conocida como ley de la conservación de
la energía enuncia que la energía es indestructible, siempre que desaparece una clase de
energía aparece otra (Julius von Mayer). Más específicamente, la primera ley de la
termodinámica establece que al variar la energía interna en un sistema cerrado, se
produce calor y un trabajo. “La energía no sepierde, sino que se transforma”.
La segunda ley de la termodinámica indica la dirección en que se llevan a cabo las
transformaciones energéticas. El flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional,
desde los cuerpos de temperatura más alta a aquellos de temperatura más baja. En esta
ley aparece el concepto de entropía, la cual se define como la magnitud física que mide
la parte de laenergía que no puede utilizarse para producir un trabajo. Esto es más fácil
de entender con el ejemplo de una máquina térmica:
Una fuente de calor es usada para calentar una sustancia de trabajo (vapor de agua),
provocando la expansión de la misma colocada dentro de un pistón a través de una
válvula. La expansión mueve el pistón, y por un mecanismo de acoplamiento adecuado,
se obtiene trabajomecánico. El trabajo se da por la diferencia entre el calor final y el
inicial. Es imposible la existencia de una máquina térmica que extraiga calor de una
fuente y lo convierta totalmente en trabajo, sin enviar nada a la fuente fría.
La entropía de un sistema es también un grado de desorden del mismo. La segunda ley
establece que en los procesos espontáneos la entropía, a la larga, tiende a...