termodinamica

INTRODUCCIÓN
Este principio de la termodinámica, establece que existe una determinada propiedad denominada temperatura empírica θ, que es común para todos los estados de equilibrio termodinámico que se encuentren en equilibrio mutuo con uno dado.
En palabras llanas: “Si pones en contacto un objeto frío con otro caliente, ambos evolucionan hasta que sus temperaturas se igualan”.
Tiene unagran importancia experimental «pues permite construir instrumentos que midan la temperatura de un sistema» pero no resulta tan importante en el marco teórico de la termodinámica.
El equilibrio termodinámico de un sistema se define como la condición del mismo en el cual las variables empíricas usadas para definir o dar a conocer un estado del sistema (presión, volumen, campo eléctrico, polarización,magnetización, tensión lineal, tensión superficial, coordenadas en el plano x, y) no son dependientes del tiempo. El tiempo es un parámetro cinético, asociado a nivel microscópico; el cual a su vez esta dentro de la físico-química y no es parámetro debido a que a la termodinámica solo le interesa trabajar con un tiempo inicial y otro final. A dichas variables empíricas (experimentales) de unsistema se las conoce como coordenadas térmicas y dinámicas del sistema.
Este principio fundamental, aún siendo ampliamente aceptado, no fue formulado formalmente hasta después de haberse enunciado las otras tres leyes. De ahí que recibiese el nombre de principio cero.

















1. Primera ley de la termodinámica.

También conocida como principio de conservación de laenergía para la termodinámica, establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará.
En palabras llanas: "La energía ni se crea ni se destruye: Solo se transforma".
Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor como la energía necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajo yenergía interna. Fue propuesta por Nicolás Léonard Sadi Carnot en 1824, en su obra Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego y sobre las máquinas adecuadas para desarrollar esta potencia, en la que expuso los dos primeros principios de la termodinámica. Esta obra fue incomprendida por los científicos de su época, y más tarde fue utilizada por Rudolf Clausius y Lord Kelvin para formular, deuna manera matemática, las bases de la termodinámica.
La ecuación general de la conservación de la energía es la siguiente:

Que aplicada a la termodinámica teniendo en cuenta el criterio de signos termodinámico, queda de la forma:

Donde U es la energía interna del sistema (aislado), Q es la cantidad de calor aportado al sistema y W es el trabajo realizado por el sistema.
Esta últimaexpresión es igual de frecuente encontrarla en la forma ∆U = Q + W. Ambas expresiones, aparentemente contradictorias, son correctas y su diferencia está en que se aplique el convenio de signos IUPAC o el Tradicional (véase criterio de signos termodinámico).

2. Procesos espontáneos e irreversibles.

Los procesos naturales, espontáneos e irreversibles, tienden al aumento de desorden y a la disminuciónde energía utilizable. Es la tendencia natural hacia el desorden y el caos mientras se degrada la energía. Se hace necesaria alguna magnitud que permita la descripción de esta situación de tendencia de los procesos naturales en todo el universo como sistema aislado.
Mediante la adecuada generalización de la igualdad de Clausius podemos extender la noción de entropía a los procesos irreversibles,pues del conocido resultado (ver Teorema de Clausius en esta misma web) de que un ciclo reversible posee mayor rendimiento que cualquier otro ciclo irreversible que opere entre las mismas temperaturas, resulta: 
 
(Considerando)
De lo cual: 

y esto se puede generalizar a un proceso cíclico irreversible cualquiera de la misma forma que se generaliza el Teorema de Clausius a estos...