La termodinamica

¿ Que dice la primera ley de la Termodinamica? (ejemplos)

Primera ley de la termodinámica 

También conocida como principio de conservación de la energía para la termodinámica, establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará. Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor como la energía necesariaque debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajo y energía interna. Fue propuesta por Nicolas Léonard Sadi Carnot en 1824, en su obra Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego y sobre las máquinas adecuadas para desarrollar esta potencia, en la que expuso los dos primeros principios de la termodinámica. Esta obra fue incomprendida por los científicos de su época, ymás tarde fue utilizada por Rudolf Clausius y Lord Kelvin para formular, de una manera matemática, las bases de la termodinámica.

La ecuación general de la conservación de la energía es la siguiente:

E entra − E sale = ΔE sistema
Que aplicada a la termodinámica teniendo en cuenta el criterio de signos termodinámico, queda de la forma:

U = Q − W

Permítase que un sistema cambie deun estado inicial de equilibrio [pic], a un estado final de equilibrio [pic], en un camino determinado, siendo [pic]el calor absorbido por el sistema y [pic]el trabajo hecho por el sistema. Después calculamos el valor de [pic]. A continuación cambiamos el sistema desde el mismo estado [pic]hasta el estado final [pic], pero en esta ocasión por u n camino diferente. Lo hacemos esto una y otra vez, usandodiferentes caminos en cada caso. Encontramos que en todos los intentos [pic]es la misma. Esto es, aunque [pic]y [pic]separadamente dependen del camino tomado, [pic]no depende, en lo absoluto, de cómo pasamos el sistema del estado [pic]al estado [pic], sino solo de los estados inicial y final (de equilibrio).

Del estudio de la mecánica recordará, que cuando un objeto se mueve de un puntoinicial [pic]a otro final , [pic]en un campo gravitacional en ausencia de fricción, el trabajo hecho depende solo de las posiciones de los puntos y no, en absoluto, de la trayectoria por la que el cuerpo se mueve. De esto concluimos que hay una energía potencial, función de las coordenadas espaciales del cuerpo, cuyo valor final menos su valor inicial, es igual al trabajo hecho al desplazar el cuerpo.Ahora, en la termodinámica, encontramos experimentalmente, que cuando en un sistema ha cambiado su estado [pic]al [pic], la cantidad [pic]dependen solo de las coordenadas inicial y final y no, en absoluto, del camino tomado entre estos puntos extremos. Concluimos que hay una función de las coordenadas termodinámicas, cuyo valor final, menos su valor inicial es igual al cambio [pic]en el proceso. Aesta función le llamamos función de la energía interna.

Representemos la función de la energía interna por la letra [pic]. Entonces la energía interna del sistema en el estado [pic], [pic][pic], es solo el cambio de energía interna del sistema, y esta cantidad tiene un valor determinado independientemente de la forma en que el sistema pasa del estado [pic]al estado f: Tenemos entonces que:[pic]

Como sucede para la energía potencial, también para que la energía interna, lo que importa es su cambio. Si se escoge un valor arbitrario para la energía interna en un sistema patrón de referencia, su valor en cualquier otro estado puede recibir un valor determinado. Esta ecuación se conoce como la primera ley de la termodinámica, al aplicarla debemos recordar que [pic]se considerapositiva cuando el calor entra al sistema y que [pic]será positivo cuando el trabajo lo hace el sistema.

A la función interna [pic], se puede ver como muy abstracta en este momento. En realidad, la termodinámica clásica no ofrece una explicación para ella, además que es una función de estado que cambia en una forma predecible.

( Por función del estado, queremos decir, que exactamente, que su...