PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA























2.4 Primera ley de la termodinámica y la combustión
Esta ley es el conocido principio de conservación de la energía, el cual establece que la energía no se puede crear ni destruir, solo transformar. Esta ley es la que relaciona el trabajo W, el calor Q y la energía total E por medio de una ecuación balance de energía
El principio de conservación dela energía se expresa así: el cambio neto en la energía total del sistema durante un proceso es igual a la diferencia entre la energía total que entra y la energía total que sale del sistema durante el proceso.

La energía puede existir en numerosas formas: interna, bien sea sensible, latente, química o nuclear, cinética, potencial, eléctrica y magnética. La suma de ellas constituye la energíatotal E de un sistema. Si no existen efectos eléctricos, magnéticos y de tensión superficial, solo en sistemas compresibles simples, el cambio en la energía total durante un proceso es la suma de los cambios en sus energías interna, cinética y potencial. Se puede escribir la primera ley de la termodinámica:
ΔU = Uf – Ui = Q – W
La primera ley de la termodinámica es una generalización de la ley deconservación de la energía que incluye los posibles cambios en la energía interna. Es una ley válida en todo el Universo y se puede aplicar a todos los tipos de procesos, permite la conexión entre el mundo macroscópico con el microscópico. La energía se puede intercambiar entre un sistema y sus alrededores de dos formas. Una es realizando trabajo por o sobre el sistema, considerando la mediciónde las variables macroscópicas tales como presión, volumen y temperatura. La otra forma es por transferencia de calor, la que se realiza a escala microscópica. Considerar un sistema termodinámico donde se produce un cambio desde un estado inicial i a otro final f, en el cual se absorbe o libera una cantidad Q de calor y se realiza trabajo W por o sobre el sistema. Si se mide experimentalmente lacantidad Q – W para diferentes procesos que se realicen para ir desde el estado inicial al estado final, se encuentra que su valor no cambia, a esta diferencia de Q – W se le llama cambio de energía interna del sistema. Aunque por separados Q y W dependen de la trayectoria, la cantidad Q – W, esto es, el cambio de energía interna es independiente de la trayectoria o del proceso que se realice parair desde el estado inicial al estado final. Por esta razón se considera a la energía interna como una función de estado, que se mide en J y se simboliza por U, el cambio de energía interna es ΔU = Uf – Ui, entonces se puede escribir la primera ley de la termodinámica:
ΔU = Uf – Ui = Q – W





Sistema aislado.
Para un sistema aislado, que no interactúa con los alrededores, no haytransferencia de calor, Q = 0, el trabajo realizado también es cero y por lo tanto no hay cambio de energía interna, esto es, la energía interna de un sistema aislado permanece constante:
Q = W = 0, ΔU = 0 y Uf = Ui
Proceso cíclico.
Es un proceso que empieza y termina en el mismo estado. En este caso el cambio de energía interna es cero y el calor agregado al sistema debe ser igual al trabajo realizadodurante el ciclo, entonces:
ΔU = 0 y Q = W
Proceso con W = 0.
Si se produce un proceso donde el trabajo que se realiza es cero, el cambio en la energía interna es igual al calor agregado o liberado por el sistema. En este caso, si se le agrega (quita) calor al sistema, Q es positivo (negativo) y la energía interna aumenta (disminuye). Esto es:
W = 0, ΔU = Q
Proceso con Q = 0.
Si ahora serealiza un proceso donde la transferencia de calor es cero y el sistema realiza trabajo, entonces el cambio de la energía interna es igual al valor negativo del trabajo realizado por el sistema, por lo tanto la energía interna disminuye; lo contrario ocurre si se realiza trabajo sobre el sistema. Al cambiar la energía interna, cambia la energía cinética de las moléculas en el sistema, lo que a su...