Termodinamica

Termodinámica

En el universo donde nos tocó vivir se observan dos fenómenos que controlan todo lo que en él sucede “la energía ni se crea ni se destruye, pero se transforma continuamente” y “el desorden aumenta a medida que transcurre el tiempo”.
La termodinámica estudia las interrelaciones que existen entre las distintas formas de la energía y el desorden del universo.

AlrededoresFrontera
Universo


Sistema

Al realizar un experimento controlado seleccionamos una parte del universo de interés para nosotros e intentamos aislarlo de cualquier perturbación nocontrolable, este objeto, cuyas propiedades deseamos estudiar es llamado sistema.
Sistema aislado. Si las paredes del sistema no permiten ningún tipo de interacción entre éste y el medio (termo de café, el universo).
Sistema abierto. Un sistema cuyas paredes permiten la entrada o salida de materia (la célula biológica y el cuerpo humano).
Sistema cerrado. Si las paredes no permiten elintercambio de masa con los alrededores del sistema, sin embargo puede intercambiar energía con los alrededores (bombona de gas).
El procedimiento mediante el cual se lleva al sistema de un estado a otro se denomina “proceso” y para conocerlo es necesario conocer la naturaleza de los linderos del sistema, las propiedades de los estados iniciales y finales y la secuencia de las etapas intermedias por lasque el sistema pasa durante el cambio de estado( trayectoria o camino).
Un sistema se dice que se encuentra en el estado de equilibrio, o, simplemente, en equilibrio cuando se cumple:
a.- Todas las propiedades macroscópicas del sistema permanecen constantes con el tiempo.
b.- Al eliminar la interacción con los alrededores, o sea, al aislar al sistema, tampoco
cambian sus propiedades.
Parahacer trabajo,W, un sistema debe sufrir transformaciones energéticas. Si sólo se obtiene del sistema energía en forma de trabajo éste debe ser igual a la disminución de la energía interna del mismo, EΔ.
–ΔE = W ( si el proceso genera trabajo).
ΔE = Ef –Ei
Cualquier otra forma de energía que se genere, o se reciba, durante un proceso lo llamaremos calor (q ).
–ΔE = W(generado) + q(generado) ;q (generado) + q (recibido) = 0.
q (g) = –q (r) . –ΔE = W – q , ΔE = q – W.

Primera ley de la termodinámica

El cambio en la energía interna de un sistema, está dado por el balance entre el calor recibido y el trabajo realizado por el sistema.
La diferencia entre la energía recibida en forma de calor q y la energía cedida en forma de trabajo W da el cambio total enenergía interna del sistema





W
E2

q ΔE

E1


q = ΔE + W trabajo hecho sobre el sistema
cambio de la energíainterna
calor agregado al sistema

Trabajo.- cualquier cantidad de energía que fluye a través de las paredes del sistema durante un cambio de estado y que puede ser usada completamente para elevar un cuerpo en el medio exterior (W).
Calor.- Es la cantidad de energía que fluye a través de las paredes de un sistema, durante un cambio de estado, en virtud de una diferencia detemperatura entre el sistema y el medio exterior (q).
La expresión comúnmente usada “tengo frio” es termodinámicamente incorrecta, lo correcto sería decir “estoy perdiendo energía en forma de calor”.

Semejanzas entre q y W
1.- Ambas son simples formas de energía. Por lo tanto existe una equivalencia mecánica
entre ellas : 1 caloría = 4,184 Joule.
2.- Aparecen sólo durante un proceso....