termodinamica

TERMODINAMICA
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
La primera ley de la termodinámica es una generalización de la ley de conservación de la energía que incluye los posibles cambios en la energía interna. Es una ley válida en todo el Universo y se puede aplicar a todos los tipos de procesos, permite la conexión entre el mundo macroscópico con el microscópico.
La energía se puede intercambiar entreun sistema y sus alrededores de dos formas. Una es realizando trabajo por o sobre el sistema, considerando la medición de las variables macroscópicas tales como presión, volumen y temperatura. La otra forma es por transferencia de calor, la que se realiza a escala microscópica.
Considerar un sistema termodinámico donde se produce un cambio desde un estado inicial i a otro final f, en el cual seabsorbe o libera una cantidad Q de calor y se realiza trabajo W por o sobre el sistema. Si se mide experimentalmente la cantidad Q – W para diferentes procesos que se realicen para ir desde el estado inicial al estado final, se encuentra que su valor no cambia, a esta diferencia de Q – W se le llama cambio de energía interna del sistema. Aunque por separados Q y W dependen de la trayectoria, lacantidad Q – W, esto es, el cambio de energía interna es independiente de la trayectoria o del proceso que se realice para ir desde el estado inicial al estado final. Por esta razón se considera a la energía interna como una función de estado, que se mide en J
También conocido como principio de conservación de la energía para la termodinámica, establece que si se realiza trabajo sobre un sistema obien 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 Antoine Lavoisier.
La ecuación general de la conservación de la energía es la siguiente:
Eentra + Esale = Esistema
Queaplicada a la termodinámica teniendo en cuenta el criterio de signos termodinámico, queda de la forma:
\ Q = \Delta U + \ W
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
Esta ley regula la dirección en la que deben llevarse a cabo los procesos termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario (por ejemplo, que una mancha de tinta dispersada en el agua pueda volver aconcentrase en un pequeño volumen). También establece, en algunos casos, la imposibilidad de convertir completamente toda la energía de un tipo en otro sin pérdidas. De esta forma, La Segunda ley impone restricciones para las transferencias de energía que hipotéticamente pudieran llevarse a cabo teniendo en cuenta sólo el Primer Principio. Esta ley apoya todo su contenido aceptando la existencia de unamagnitud física llamada entropía tal que, para un sistema aislado (que no intercambia materia ni energía con su entorno), la variación de la entropía siempre debe ser mayor que cero.
Debido a esta ley también se tiene que el flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional, desde los cuerpos a temperatura más alta a aquellos de temperatura más baja.
Existen numerosos enunciados equivalentespara definir este principio, destacándose el de Clausius y el de Kelvin.
Enunciado de Clausius
Diagrama del ciclo de Carnot en función de la presión y el volumen.
Diagrama del ciclo de Carnot en función de la presión y el volumen.
En palabras de Sears es: " No es posible ningún proceso cuyo único resultado sea la extracción de calor de un recipiente a una cierta temperatura y la absorción de unacantidad igual de calor por un recipiente a temperatura más elevada".
Enunciado de Kelvin:
No existe ningún dispositivo que, operando por ciclos, absorba calor de una única fuente y lo convierta íntegramente en trabajo.
Otra interpretación:
Es imposible construir una máquina térmica cíclica que transforme calor en trabajo sin aumentar la energía termodinámica del ambiente. Debido a esto...