Termodinamica

A. La Termodinámica y el Calor Específico
La termodinámica puede definirse como la rama de la Física que estudia los procesos en los que se transfiere energía como calor y como trabajo. Desde el siglo XVIII se dio los primeros intentos de comprender la relación entre los cambios de temperatura y el calor específico de diferentes sustancias, lo que sentaría las bases de la Termodinámica. ELfísico Joseph Black (1728-1799) fue quien inventó el concepto de calor específico en 1760. Hacia fines del siglo XVIII, el científico francés Antoine Lavoisier (1743-1794) hizo los primeros intentos de medir el calor específico de algunos gases. Casi simultáneamente con los hechos anteriores, F. Delaroche y J. E. Bérard hicieron determinaciones directas de los calores específicos del aire, oxígeno,hidrógeno ymonóxido de carbono. Aismismo, en el año de 1819 P. L. Dulong y A. T. Petit publicaron un trabajo, haciendo ver que si se define adecuadamente el calor específico, todas ellas tienen el mismo valor.
Posteriores estudios a los de Dulong Y Petit a bajas temperatura mostraron claras desviaciones de los valores experimentales. Este hecho señaló una de las primeras fallas de la teoría clásica einspiró a Einstein en 1907 a uno de los primeros cálculos mecano- cuánticos modelando al sólido como un cristal y basándose en el postulado de Planck sobre la cuantización de la energía.
En termodinamica es imprescindible establecer una clara distinción entre tres conceptos básicos: temperatura, calor y energía interna.
La temperatura es una medida de la energía cinética media de las moléculasindividuales. El calor es una transferencia de energía, como energía térmica, de un objeto a otro debida a una diferencia de temperatura.
La energía interna (o térmica) es la energía total de todas las moléculas del objeto, o sea incluye energía cinética de traslación, rotación y vibración de las moléculas, energía potencial en moléculas y energía potencial entre moléculas. Para mayor claridad,imaginemos dos barras calientes de un mismo material de igual masa y temperatura. Entre las dos tienen el doble de la energía interna respecto de una sola barra. Notemos que el flujo de calor entre dos objetos depende de sus temperaturas y no de cuánta energía térmica o interna tiene cada uno. El flujo de calor es siempre desde el objeto a mayor temperatura hacia el objeto a menor temperatura.Primera Ley de la Termodinamica
Esta ley se expresa como:
Eint = Q - W
Cambio en la energía interna en el sistema = Calor agregado (Q) - Trabajo efectuado por el sistema (W)

Segunda Ley de la Termodinamica
La primera ley nos dice 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. Si seacerca un objeto caliente a uno frío, el calor pasa del caliente al frío y nunca al revés. Si pensamos que puede ser al revés, se seguiría conservando 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 termodinamica, que tiene dos enunciados equivalentes:Enunciado de Kelvin - Planck : Es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no produzca otro efecto que la absorción de energía desde un depósito y la realización de una cantidad igual de trabajo.
Enunciado de Clausius: Es imposible construir una máquina cíclica cuyo único efecto sea la transferencia continua de energía de un objeto a otro de mayor temperatura sin laentrada de energía por trabajo
Ley Cero de la Termodinámica (de Equilibrio):
"Si dos objetos A y B están por separado en equilibrio térmico con un tercer objeto C, entonces los objetos A y B están en equilibrio térmico entre sí".
Como consecuencia de esta ley se puede afirmar que dos objetos en equilibrio térmico entre sí están a la misma temperatura y que si tienen temperaturas diferentes, no...