Primera ley de Termodinámica

Primera ley de Termodinámica
Si se aplica para la materia en un sistema, se habla de la bien conocida ley de la conservación de la masa, que no se considera una ley de la termodinámica, pero es en todo caso de obligatorio cumplimiento. Cuando se aplica a la energía en un sistema, se habla de la conservación de la energía, el balance energético, o bien del primer principio o primera ley de latermodinámica.
Con la primera ley, se puede entender algo de enorme importancia para la tradición de la tecnología: una máquina térmica en la forma de un ciclo de vapor de agua. Es mucho más que una aplicación trivial, pues fue esa idea la que permitió la invención de la máquina de vapor durante la revolución industrial, lo cual condujo históricamente a que se sentaran las bases de latermodinámica como la conocemos hoy.
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.
Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor como la energía necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entretrabajo 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 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 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

Balance de Energía
La energía total de un sistema corresponde a la sumatoria de tres tipos de energía:
1.- Energía Cinética: energía debida al movimiento traslacional del sistemaconsiderado como un todo, respecto a una referencia (normalmente la superficie terrestre) ó a la rotación del sistema alrededor de un eje.
2.- Energía Potencial: energía debida a la posición del sistema en un campo potencial (campo gravitatorio o campo electromagnético)
3.- Energía Interna: toda energía que posee un sistema que no sea cinética ni potencial, tal como la energía debida almovimiento relativo de las moléculas respecto al centro de masa del sistema o energía debida a la vibración de las moléculas o la energía producto de las interacciones electromagnéticas de las moléculas e interacciones entre los átomos y/o partículas subatómicas que constituyen las moléculas.
BALANCE DE ENERGÍA EN SISTEMAS CERRADOS
El principio que rige los balances de energía es la ley deconservación de la energía que establece que la energía no puede crearse ni destruirse (excepto en procesos nucleares). Esta ley es también llamada primer principio de la termodinámica. En la más general de sus formas, la primera ley dice que la velocidad a la cual la energía (cinética + potencial + interna) es ingresada a un sistema por un fluido, más la velocidad a la cual ingresa energía en forma de calor,menos la velocidad a la cual la energía es transportada por el fluido fuera del sistema, menos la velocidad a la cual el sistema realiza trabajo sobre los alrededores, es igual a la velocidad a la cual la energía se acumula en el sistema. Veamos su aplicación a un sistema cerrado.
Un sistema será abierto o cerrado según la masa pueda o no atravesar los límites del mismo durante el período de...