Leyes De La Termodinamica

Leyes de la Termodinámica

Escuela Internacional de Nuevas Profesiones
Senda 2000

Física I

Jorge Arturo Martínez Hernández

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA 
Desde estudios realizados en el siglo XVIII por Sadi Carnot, donde nos hace notar que no es posible Convertir calor en trabajo ilimitadamente.
Cuando el sistema cerrado evoluciona del estado inicial A al estado final B pero porun proceso no adiabático, la variación de la Energía debe ser la misma, sin embargo, ahora, el trabajo intercambiado será diferente del trabajo adiabático anterior. La diferencia entre ambos trabajos debe haberse realizado por medio de interacción térmica. Se define entonces la cantidad de energía térmica intercambiada Q (calor) como:
Q = ΔE − W
Esta definición suele identificarse con la ley dela conservación de la energía y, a su vez, identifica el calor como una transferencia de energía. Es por ello que la ley de la conservación de la energía se utilice, fundamentalmente por simplicidad, como uno de los enunciados de la primera ley de la termodinámica:
La variación de energía de un sistema termodinámico cerrado es igual a la diferencia entre la cantidad de calor y la cantidad detrabajo intercambiados por el sistema con sus alrededores.
En su forma matemática más sencilla se puede escribir para cualquier sistema cerrado:
ΔE = Q + W
Cambio en la energía interna en el sistema = Calor agregado (Q) – Trabajo efectuado por el sistema (W). Está ley tan importante, surgió gracias al trabajo de Carnot, él creó una maquina que contiene dos virtudes muy importantes: opera en ciclos,o sea cualquier sustancia que este en la maquina siempre regresara a su estado inicial; y esta máquina es reversible, esto quiere decir, que el proceso que tiene lugar en un ciclo puede recorrerse en una dirección u otra. En palabras más fáciles de entender con esto nos quiere decir que la maquina puede operar como térmica o como un refrigerador. Esta máquina opera absorbiendo una cierta cantidadde calor de un cuerpo caliente y cediendo otra cierta cantidad a un cuerpo más frio. Carnot   establece que la eficiencia conque opera una maquina térmica puede producir un trabajo y que solamente dependerá de las temperaturas de los cuerpos con los que esta operando. Muchos científicos tienen una idea errónea decían que esta ley daba el principio de la conservación de la energía. 

SEGUNDA LEYDE LA TERMODINAMICA
La primera ley nos explica que la energía se conserva. Sin embargo, podemos imaginar muchos procesos en que se conserve la energía, pero que realmente no ocurren en la naturaleza. Como por ejemplo: Si se acerca un sistema caliente a uno frío, el calor pasa del caliente al frío y nunca al revés. Si pensamos que puede suceder al contrario,   de todos modos se seguiríaconservando la energía y se cumpliría la primera ley.
En la naturaleza hay procesos que suceden, pero cuyos procesos inversos no. Para explicar esta falta de reversibilidad se formuló la segunda ley de la termodinámica, que tiene dos conceptos   equivalentes: el primero concepto es de Kelvin-Planck; dice que es imposible construir una maquina térmica que operando en un ciclo, no produzca otro efecto quela absorción de energía desde un depósito y la realización de una cantidad igual de trabajo. El segundo concepto es de Clausius; este dice que es imposible construir una máquina cíclica cuyo único efecto sea la transferencia continua de energía de un objeto a otro de mayor temperatura sin la entrada de energía por trabajo. Estuvo a un paso de extraer esta segunda ley lord kelvin pero no fue así.Con la máquina de Carnot se despendio un teorema que es la fuente de la termodinámica clásica. Este teorema nos dice: la sustancia con que operen y mientras operen con el mismo diferencial de temperaturas, su eficiencia siempre será la misma. Pero ¿Cómo podemos definir la eficiencia en termodinámica? Es el cociente entre dos cantidades: la que obtenemos de la maquina (trabajo) y la que nos cuesta...