Leyes de la Termodinámica

LEYES DE LA TERMODINÁMICA
INTRODUCCIÓN
La Termodinámica es el estudio de las propiedades de sistemas de gran escala en equilibrio en
las que la temperatura es una variable importante.
Varios términos que hemos usado aquí: sistemas, equilibrio y temperatura serán definidos rigurosamente más adelante, pero mientras tanto bastará con su significado habitual.
En la Termodinámica hay dos leyesbásicas, y ambas se pueden enunciar de modo de negar la
posibilidad de ciertos procesos.
La Primera Ley establece que es imposible un proceso cíclico en el cual una máquina produzca
trabajo sin que tenga lugar otro efecto externo, es decir niega la posibilidad de lo que se suele
llamar “máquina de movimiento perpetuo de primera especie”.
La Segunda Ley no se puede enunciar de modo tan precisocomo la primera sin una discusión
previa. Sin embargo, hecha la salvedad que ciertas definiciones se deben dar todavía, podemos
decir que la Segunda Ley establece que es imposible un proceso cíclico en el cual una máquina
realice trabajo intercambiando calor con una única fuente térmica. Una tal máquina (inexistente)
sería una “máquina de movimiento perpetuo de segunda especie”.
Por ahoraninguna de estas formulaciones tiene una forma útil, y las trataremos en detalle solamente
después de haber presentado las definiciones rigurosas de los conceptos necesarios.
Un problema típico entre aquellos que se tratan en Termodinámica consiste en calcular un conjunto
de propiedades de un sistema a partir de otro conjunto de propiedades, y como consecuencia
de la imposibilidad de los procesosde movimiento perpetuo que acabamos de mencionar.
Muy raramente se resuelven estos problemas mediante el método (directo pero engorroso) de
construir mentalmente hipotéticas máquinas de movimiento perpetuo.
 
LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA
La ley cero de la termodinámica establece que si un cuerpo A se encuentra a la misma temperatura que un cuerpo B y este tiene la misma temperatura que untercer cuerpo C, entonces, el cuerpo A tendrá la misma temperatura que el cuerpo C. Por lo cual estaremos seguros de que tanto el cuerpo A, como el B y C, estarán los tres, en equilibrio térmico. Es decir: los cuerpo A, B y C, tendrán igual temperatura mientras estén en contacto.
 
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
También conocida como principio de conservación de la energía 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 no 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 y energía interna. Fuepropuesta por Nicolas 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, de una 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 última expresión es igual defrecuente 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

 
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
La primera ley de la termodinámica es la ley de conservación de la energía generalizada para incluir el calor como una forma de transferencia de energía.
Esta ley sólo...