Termodinámica

Termodinámica II

La primera ley de la termodinámica establece que  la energía no se crea, ni se destruye, sino que se conserva. Entonces esta ley expresa que, cuando un sistema es sometido a un ciclo termodinámico, el calor cedido por el sistema será igual al trabajo recibido por el mismo, y viceversa.
Es decir Q = W, en que Q es el calor suministrado por el sistema al medio ambiente y W eltrabajo realizado por el medio ambiente al sistema durante el ciclo.
Un ejemplo sencillo seria: Al remover con un taladro el agua contenida en un recipiente, le estamos aplicando trabajo, que es igual al calor que este emite al medio ambiente al calentarse. En este caso, el sistema puede ser el agua, el medio sería el taladro, el aire circundante y todo lo que está fuera del sistema que no seaagua (pues lo que está afuera recibirá calor del sistema).

La primera ley para un sistema
En este caso, el sistema podría ser el agua contenida en un recipiente, y el medio ambiente todo lo que rodea el recipiente, que serian desde la cocina en donde descansa el recipiente con agua hasta el quemador que le suministra calor, en fin, la atmósfera y todo lo que esté fuera del recipiente.Supongamos que encima de este recipiente colocamos una tapa, únicamente usando su peso. Supongamos además que al recipiente se le suministra calor del quemador de la cocina que lo contiene. A medida que el agua empieza a hervir, la tapa empieza a moverse cada vez más rápidamente. El movimiento de la tapa es entonces el desplazamiento que representa el trabajo realizado por el sistema  sobre el medioambiente. 

La energía interna

Cuando el agua está hirviendo, hace que la tapa del recipiente realice el trabajo. Pero esto lo hace a costa del movimiento molecular, lo que significa que no todo el calor suministrado va a transformarse en trabajo, sino que parte se convierte en incremento de la energía interna, la cual obedece a la energía cinética de traslación, vibración y potencial molecular.Por lo que la fórmula anterior que mencionamos también tendría que incluir a la energía interna. 

Formulación de la primera ley para un sistema
La primera ley expresa que el calor, suministrado por el medio ambiente (el quemador de la cocina) a un sistema (el agua contenida en el recipiente) es igual al cambio de la energía interna en el interior del liquido (agua en este caso) sumadaal trabajo que el agua realiza cuando al hervir mueve la tapa contra el medio ambiente. 

Signos del calor y el trabajo
Si el medio suministra calor sobre el sistema, el calor será positivo y si recibe calor del sistema será negativo. Si el medio realiza trabajo sobre el sistema, el trabjo será negativo y si recibe trabajo de parte del sistema, el trabajo será positivo.
La primera ley de latermodinámica es entonces la ley de conservación de la energía, que asegura que la energía no se crea, ni se destruye, sino que se conserva.
Esta ley ha sido confirmada en numerosos e interminables experimentos y hasta hoy no ha habido uno solo que la contradiga. Por esto cuando una persona como Stephen Hawking busca explicar un fenómeno físico, debe asegurarse de que sus conclusiones no violen la primera leyde la termodinámica.


La temperatura refleja el nivel térmico de un cuerpo e indica el sentido en que fluye el calor y está relacionada con la presión

El calor es una energía de tránsito, sólo tiene sentido hablar de variación de calor mientras la energía fluye de un cuerpo a otro.

Este gráfico muestra el diagrama de fase del agua. Al principio hemos de hielo a -20 º C. Calor el hielode ganancia en el intervalo de los puntos A y B, y su temperatura llega a 0 º C que es el punto de fusión de la misma. Sólo hemos de hielo en la región de primera. Como se puede ver entre los puntos B y C, la temperatura de la masa no cambia, ya que su estado está cambiando en este intervalo. Calor obtenido se invierte en t ruptura de los enlaces de las moléculas. 2 ª región incluye el agua y...