LA TERMODINAMICA

 LA TERMODINAMICA
Es la rama de la física que describe los estados de equilibrio a nivel macroscópico. Constituye una teoría fenomenológica, a partir de razonamientos deductivos, que estudia sistemas reales, sin modelizar y sigue un método experimental. Los estados de equilibrio se estudian y definen por medio de magnitudes extensivas tales como la energía interna, la entropía,el volumen o la composición molar del sistema, o por medio de magnitudes no-extensivas derivadas de las anteriores como la temperatura, presión y el potencial químico; otras magnitudes, tales como la imanación, la fuerza electromotriz y las asociadas con la mecánica de los medios continuos en general también pueden tratarse por medio de la termodinámica.
La termodinámica ofrece un aparato formalaplicable únicamente a estados de equilibrio, definidos como aquel estado hacia «el que todo sistema tiende a evolucionar y caracterizado porque en el mismo todas las propiedades del sistema quedan determinadas por factores intrínsecos y no por influencias externas previamente aplicadas». Tales estados terminales de equilibrio son, por definición, independientes del tiempo, y todo el aparato formal dela termodinámica –todas las leyes y variables termodinámicas–, se definen de tal modo que podría decirse que un sistema está en equilibrio si sus propiedades pueden describirse consistentemente empleando la teoría termodinámica. Los estados de equilibrio son necesariamente coherentes con los contornos del sistema y las restricciones a las que esté sometido. Por medio de los cambios producidos enestas restricciones (esto es, al retirar limitaciones tales como impedir la expansión del volumen del sistema, impedir el flujo de calor, etc.), el sistema tenderá a evolucionar de un estado de equilibrio a otro; comparando ambos estados de equilibrio, la termodinámica permite estudiar los procesos de intercambio de masa y energía térmica entre sistemas térmicos diferentes.
PRIMER PRINCIPIO DELA TERMODINÁMICA

En toda transformación termodinámica el incremento de energía interna del sistema es igual al calor suministrado menos el trabajo realizado por el mismo.

Por transformación termodinámica se entiende cualquier proceso en el que un sistema pasa de un estado inicial a un estado final en el que alguna de las propiedades que sirven para describirlo ha variado.
Un aspectomuy importante a tener en cuenta es que hay propiedades cuyo valor solamente depende del estado en que se encuentra el sistema. Estas propiedades reciben el nombre de funciones de estado.
La energía interna es una función de estado. También lo son la presión, la temperatura, el volumen...
Sin embargo el calor y el trabajo no lo son. Esto es así por dos motivos. En primer lugar calor ytrabajo no son propiedades del sistema sino que son formas de energía en tránsito. En segundo lugar su valor en una transformación dependerá del camino seguido, tal y como se vio en el tema anterior cuando se presento el concepto Trabajo.
Las funciones de estado de un sistema en equilibrio estarán relacionadas por medio de las ecuaciones de estado. En el caso de los gases ideales, esta ecuación esla ecuación de estado de los gases ideales:

Donde P es la presión del sistema, V el volumen, n el número de moles gaseosos contenidos en el sistema, T la temperatura y R la constante de los gases ideales, cuyo valor en unidades SI es 8.314 J/mol.K
Como veremos más adelante las máquinas térmicas funcionan repitiendo ciclos termodinámicos. Un ciclo termodinámico es todo proceso en el queun sistema parte de un estado inicial, sufre una serie de transformaciones termodinámicas tras las cuales llega a un estado final igual al inicial. Según esto y dado que la energía interna es una función de estado, en todo ciclo termodinámico se cumplirán:

Es decir la energía interna no variará y el calor neto comunicado al sistema será igual al trabajo realizado por el mismo.
SEGUNDO...