Leyes De La Termodinámica

La termodinámica estudia la energía y sus transformaciones entre sus diferentes manifestaciones, como el calor y sus capacidades para producir un trabajo.

A su vez, existen cuatro leyes que ayudan en el estudio de la energía.
Por ejemplo, la ley cero nos explica que la energía siempre estará en equilibrio termodinámico, pues suponiendo que la energía A y la energía B están en equilibriotermodinámico. Pero a su vez, la energía B está en equilibrio con una energía C, entonces la energía A también está en equilibrio termodinámico con la energía C.

La primera ley explica como la energía no tiene fin, es indestructible y no puede ser eliminada, si no reemplazada o transformada. Siempre que una energía muera, otra la reemplaza continuando el círculo que la otra llevaba, así que nunca seacaba.

La segunda ley nos indica la dirección en que las energías fluyen, siendo siempre unidireccionales empezando siempre por los cuerpos con mayor temperatura hacia aquellos con una menor temperatura.

Y por último, la tercera ley expone que es imposible alcanzar una temperatura de cero absoluto, ya que para esto se necesitaría de un cuerpo con temperatura mas baja al cero absoluto y esoes imposible si queremos respetar lo expuesto en la segunda ley.

A continuación se explicarán más a fondo cada una de estas leyes.

Ley Cero.

Este principio o ley cero, 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. Tiene tremendaimportancia 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 un sistema se lasconoce 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.

Primera Ley:

También conocida como principio de conservación de la energía para la termodinámica «en realidad el primer principio dicemás que una ley de conservación», establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará. 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. Fue propuesta 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 Loreto Clausius y Lord Kelvin para formular, de una manera matemática, las bases de la termodinámica.
La ecuacióngeneral 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 de frecuente encontrarla en la forma ∆U = Q + W....