Ley cero y primera ley de la termodinámica

LEY CERO Y PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA


El estudio del calor y de su transformación en energía mecánica se denomina Termodinámica (término que proviene del griego y significa “movimiento de calor”).
La termodinámica es una ciencia teórica muy poderosa que pasa por alto los detalles moleculares del sistema en conjunto. Su fundamento es la conservación de la energía, y el hecho de que elcalor fluye de lo caliente a lo frío y no en sentido contrario.
Todo mundo sabe que hay una cantidad enorme de energía encerrada en todos los materiales; éstas páginas, por ejemplo. Estas páginas se componen de moléculas que están en movimiento constante, Tienen energía cinética, debido a interacciones con moléculas cercanas, también tienen energías potenciales. Las páginas pueden quemarse confacilidad, por lo que se sabe que almacenan energía química, la cual es en realidad energía potencial eléctrica a nivel molecular. Se sabe que hay enormes cantidades de energía asociadas con los núcleos atómicos. La energía dentro de una sustancia se encuentra en estas y otras formas, las cuales cuando se consideran juntas, se denominan energía interna. La energía interna, aún en las sustancias mássimples, puede ser muy compleja. Pero en este estudio de cambios de calor y flujo de calor, sólo vamos a tratar los cambios en la energía interna de una sustancia, Los cambios en temperatura indicarán estos cambios en energía interna.

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Hace más de un siglo se pensaba que el calor era un fluido invisible llamado calórico, el cual fluía como el agua de los objetoscalientes a los objetos fríos. El calórico se conservaba en sus interacciones, y este descubrimiento fue el precursor de la Ley de la conservación de la energía. A mediados de la década iniciada en 1880, se volvió obvio que el fluido de calor no era más que el flujo de energía misma. Y la teoría calórica del calor se fue abandonando gradualmente. En la actualidad, el calor se considera como unaforma de energía. La energía no puede crearse ni puede destruirse.
Cuando la ley de la conservación de la energía de aplica a sistemas térmicos, se le llama primera ley de la termodinámica.

Cada vez que se administra calor a un sistema, éste se transforma en una cantidad igual de alguna otra forma de energía.

Por sistema, se pretende significar un grupo bien definido de átomos, moléculas,partículas u objetos. El sistema puede ser el vapor en una máquina de vapor o puede ser toda la atmósfera de la Tierra. Incluso puede ser el cuerpo de una criatura viva. El punto importante es que debe definirse perfectamente bien lo que está contenido dentro del sistema y lo que está fuera. Si se suministra energía calórica al vapor en una máquina de vapor, a la atmósfera o al cuerpo de unacriatura viva, aumentará la energía interna del sistema. Debido a esta carga adicional, cada sistema puede hacer trabajo sobre cosas externas. Esta energía adicional hace una o ambas de dos cosas: 1. Aumenta la energía interna del sistema si permanece en el sistema o 2. Realiza trabajo sobre cosas externas al sistema si abandona al sistema. Así, más específicamente, la primera ley establece que:

Caloragregado = aumento en energía interna + trabajo externo realizado por el sistema

Observa que la primera ley es un principio general que no se ocupa del funcionamiento interno del sistema mismo, Cualesquiera que sean los detalles del comportamiento molecular del sistema, la energía calorífica suministrada sirve sólo para dos funciones: aumenta la energía interna del sistema o habilita alsistema a hacer trabajo externo (o ambos). La capacidad para describir y predecir el comportamiento de sistemas que pueden ser demasiado complicados para un análisis en términos de procesos atómicos y moleculares es una de las bellezas de la termodinámica. La termodinámica tiende un puente entre el mundo microscópico y mundo macroscópico.
Pon una lata herméticamente cerrada, con aire en el interior,...