La termodinámica es la rama de la física que describe los
estados de equilibrio a nivel macroscópico.
Define a la termodinámica como la rama de la física
encargada del estudio la interacción entre el calor y otras manifestaciones de
la energía.
HISTORIA DE LA TERMODINAMICA:
La historia de la termodinámica como disciplina científica
se considera generalmente que comienza con Otto von Guericke quien, en 1650,
construyó y diseñó la primera bomba de vacío y demostró las propiedades del
vacío usando sus hemisferios de Magdeburgo. Guericke fue impulsado a hacer el
vacío con el fin de refutar la suposición de Aristóteles que "la
naturaleza aborrece el vacío". Poco después de Guericke, el físico y el
químico Robert Boyle estudió y mejoró los diseños de Guericke y en 1656, en
coordinación con el científico Robert Hooke, construyó una bomba de aire. Con
esta bomba, Boyle y Hooke observaron una correlación entre la presión,
temperatura y volumen. Con el tiempo, se formularon la ley de Boyle, indicando
que para un gas a temperatura constante, la presión y el volumen son
inversamente proporcionales y otras leyes de los gases.
Sobre la base de todo este trabajo previo, Sadi Carnot, el
"padre de la termodinámica ", publicó en 1824 Reflexiones sobre la
energía motriz del fuego, un discurso sobre la eficiencia térmica, la energía,
la energía motriz y el motor. El documento describe las relaciones básicas
energéticas entre la máquina de Carnot, el ciclo de Carnot y energía motriz,
marcando el inicio de la termodinámica como ciencia moderna.
El primer libro de texto sobre termodinámica fue escrito en
1859 por William Rankine, quien originalmente se formó como físico y profesor
de ingeniería civil y mecánica en la Universidad de Glasgow. La primera y
segunda leyes de la termodinámica surgieron simultáneamente en la década de
1850, principalmente por la obras de Germain Henri Hess, William Rankine,
Rudolf Clausius, James Prescott Joule y William Thomson (Lord Kelvin).
Los fundamentos de la termodinámica estadística se
establecieron por los físicos como James Clerk Maxwell, Ludwig Boltzmann, Max
Planck, Rudolf Clausius, Johannes van der Waals y J. Willard Gibbs.
PRINCIPIO CERO DE LA TERMODINAMICA:
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.
En palabras simples: «Si se pone un objeto con cierta
temperatura en contacto con otro a una temperatura distinta, ambos intercambian
calor hasta que sus temperaturas se igualan».
PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA:
También conocida como principio de conservación de la
energía para la termodinámica, establece que si se realiza trabajo sobre un
sistema o bien este 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 Clausius
y Lord Kelvin para formular, de una manera matemática, las bases de la
termodinámica.
FORMULAS:
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 de frecuente encontrarla en
la forma:
Ambas expresiones, aparentemente contradictorias, son
correctas y su diferencia está en que se aplique el convenio de signos IUPAC o
el Tradicional (véase criterio de signos termodinámico).
La termodinámica es una rama de la Física que estudia los procesos que se llevan a cabo con calor y energía en los cuerpos.
ResponderEliminarLa primera Ley de Termodinámica establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o este intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará.
Luis Manuel García Buelna
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