La Termodinámica

La termodinámica

La termodinámica es la rama de la física que estudia la relación entre energía, trabajo y calor. Está basada en varios principios o leyes universales, que son el resultado de las investigaciones de un número importante de científicos.

La particularidad esencial de la termodinámica y que la diferencia de otras ramas de la ciencia es que ella incorpora el concepto de calor oenergía térmica, como parte importante en el balance energético de los sistemas. La naturaleza del calor no siempre fue clara. Hoy conocemos que el movimiento desordenado de las moléculas es la esencia del calor.

Algunos aspectos de la termodinámica son tan generales y profundos que versan incluso sobre temas filosóficos. Alguna consideración, sin embargo, merecen estos temas, antes deenfrentarse a los detalles técnicos. La razón para ello es simple – antes de hacer cualquier cosa, uno debe comprender por qué quiere hacerlo.

¿Por qué es necesario e importante estudiar la termodinámica?

La respuesta a esta pregunta puede tener al menos dos enfoques. El primero de ellos está basado en la utilidad y el segundo en la belleza de las concepciones empleadas. Justificar la utilidad esuna tarea más fácil, justificar la belleza es algo más complicado, teniendo en cuenta que hay un componente subjetivo en la apreciación de ésta.

Estamos rodeados de creaciones técnicas que hubiesen sido imposibles sin el empleo de la termodinámica. Por ejemplo el automóvil, el refrigerador, el termo, el motor de combustión interna, el calefont, las turbinas, la plancha, los calentadores solares,la calefacción, el aire acondicionado, termómetros y muchísimas otras invenciones que de una manera u otra emplean el conocimiento aportado por la termodinámica.

El efecto invernadero

Por otra parte la explicación de muchos fenómenos de la naturaleza está basada en el estudio de las leyes de la termodinámica. Por ejemplo, la termodinámica esta presente en el denominado efecto invernadero quecausa el calentamiento global de la tierra, la capa de inversión térmica que provoca que la ciudad de Santiago en ciertos días invernales incremente sus niveles de contaminación, o en las respuestas a preguntas tales como: ¿por qué en una playa durante la mañana sentimos la brisa que proviene del mar y durante la noche el viento viene de la tierra?, ¿por qué el aire se enfría al incrementarse laaltura, por qué el calor pasa de los cuerpos más calientes a los más fríos y no viceversa?, ¿por qué sentimos una moneda más fría que un pedazo de madera a pesar de que ambos se encuentran a la misma temperatura?, ¿por qué el aire caliente asciende?, etc.

El conocimiento de la termodinámica puede ser vital para un ingeniero o un arquitecto. Efectivamente el correcto manejo de los conceptos deconvección de los gases y del aislamiento térmico en el diseño de la evacuación de gases en los edificios evitaría la acumulación de gases tóxicos, producto de la combustión de los calefón, con la consiguiente prevención de accidentes fatales. El empleo del concepto de conductividad térmica le permite al ingeniero elegir los materiales adecuados para la construcción de viviendas. El tener en cuentalas propiedades de dilatación de los cuerpos, permite asegurar que no ocurran deformaciones de las estructuras que dañen irremediablemente obras tales como puentes, carreteras, rieles de trenes etc.

El establecimiento de la termodinámica como una de las ramas más lograda de la ciencia y con un alto nivel de aplicabilidad, es el resultado de una larga historia de trabajo, invenciones yexperimentaciones de muchos científicos.

Desde los tiempos de la Grecia antigua, la naturaleza del calor intrigó a los hombres de ciencia. El poder comprender esta naturaleza tuvo una dramática historia, íntimamente ligada al desarrollo de la propia termodinámica. Las primeras ideas sobre la interpretación del calor fueron esbozadas por los griegos, entre ellos Demócrito, Epicuro y Lucrecio. Para...