En el mundo de la física existe una rama que se encarga de estudiar las transformaciones que se producen por el calor y el trabajo en un sistema. Se trata de la termodinámica. Es una rama de la física que se encarga de estudiar todas las transformaciones que sólo el resultado de procesos que implican cambios en las variables de estado tanto de temperatura como de energía a nivel macroscópico.
En este artículo vamos a contarte todo lo que debes saber sobre la termodinámica y los principios de la termodinámica.
Características principales
Si hacemos un análisis de la termodinámica clásica vemos que se basa en el concepto de sistema macroscópico. Este sistema no es más que una porción de masa física o conceptual que se encuentra separada del entorno externo. Para poder estudiar mejor los sistemas termodinámicos siempre se supone que es una masa física que no se ve perturbada por el intercambio de energía con el ecosistema externo.
El estado de un sistema macroscópico qué está en condiciones de equilibrio se especifica mediante cantidades llamadas variables termodinámicas. Todas estas variables las conocemos y son la temperatura, presión, volumen y composición química. Todas estas variables son las que definen los sistemas y su equilibrio. Las principales notaciones que se tienen en termodinámica química han sido establecidas gracias a la unión internacional aplicada. Con estas unidades se puede trabajar y explicar mejor la ley de la termodinámica.
Sin embargo, existe una rama de la termodinámica que no estudia el equilibrio, sino que se encargan de analizar los procesos termodinámicos que se caracterizan principalmente por no tener la capacidad de lograr condiciones de equilibrio de forma estable.
Leyes
Los principios se denunciaron durante el siglo XIX Isa los que se encargan de regular todas las transformaciones y su progreso. También analizan cuáles son los límites reales para poder tener una concepción verídica. Son axiomas que no pueden ser probados pero son indemostrables basados en la experiencia. Toda teoría de la termodinámica se basa en estos principios. Podemos distinguir 3 principios básicos más el principio pero que es el que define la temperatura y que está implícito en los otros 3 principios.
Ley cero
Vamos a describir cuáles esta ley cero qué es la primera que se encargan describir la temperatura que está implícita en el resto de principios. Cuando dos sistemas interactúan entre ellos y estar en equilibrio térmico comparten algunas de las propiedades. Estas propiedades que comparten entre ellos se pueden medir y se les otorga un valor numérico. Como resultado de ello, si los dos sistemas estar en equilibrio con un tercero, estarán en equilibrio entre sí y la propiedad que es compartida es la temperatura.
Por ello, este principio pero simplemente afirma que si un cuerpo A estaba en equilibrio con un cuerpo B y este cuerpo B estar en equilibrio térmico con un cuerpo C, entonces los cuerpos A y C también estarán en equilibrio térmico. Este principio a explicar el hecho de que dos cuerpos a diferentes temperaturas puedan intercambiar calor entre ellos. Tarde o temprano ambos cuerpos llegan a alcanzar la misma temperatura, por lo que se encuentran en total equilibrio.
Primera ley de la termodinámica
Cuando un cuerpo se coloca en contacto con un cuerpo que está más frío se tiene lugar una transformación que conduce a un estado de equilibrio. Este estado de equilibrio se basa en que la temperatura de los dos cuerpos son iguales ya que se realza una transferencia de energía entre el cuerpo caliente para el cuerpo frío. Para poder explicar este fenómeno los científicos supusieron que una sustancia caliente que están presente en mayores cantidades, pasaba cuerpo más frío. Se pensó en un fluido que pudiera moverse a través de la masa para poder intercambiar el calor.
Este principio se encarga identificar el calor como una forma de energía. No es una sustancia material. De esta forma, se pudo demostrar que el calor, que se mide en calorías y el trabajo que se mide en julios, son equivalentes. Por ello, sabemos hoy día que 1 caloría es aproximadamente 4,186 julios.
Se puede decir que el primer principio de la termodinámica es un principio de conservación de la energía. Una cantidad energía en una máquina térmica se llega a convertir en trabajo y lo pueda ver ninguna máquina que pueda llegar a producir dicho trabajo sin consumir energía. Podemos establecer este primer principio como: la variación de la energía interna de un sistema termodinámico cerrado es igual a la diferencia que existe entre el calor suministrado al sistema y el trabajo realizado por dichas sistema en el ambiente.
Segunda ley de la termodinámica
Este al principio establece que es imposible realizar una máquina cíclica que tiene como único resultado la transferencia de calor de un cuerpo frío a un cuerpo cálido. Podemos decir que es imposible que se pueda llevar a cabo una transformación cuyo resultado sólo será el de convertir el calor que hemos extraído de una sola fuente en trabajo mecánico.
Este principio se encarga de negar la posibilidad de que exista el conocido movimiento perpetuo de la segunda especie. Sabemos que la entropía de un sistema permanece aislada sin cambios cuando tiene lugar una transformación reversible. También sabemos que aumenta cuando tiene lugar una transformación irreversible.
Tercera ley de la termodinámica
Este último principio está estrechamente relacionado con el segundo y se considera como consecuencia de ello. Este principio afirma que no se puede alcanzar el ser absoluto a color número finito de transformaciones. Sabemos que hay cero absoluto no es más que la temperatura mínima que se pueda alcanzar. En unidades kelvin sabemos que es 0, pero en grados Celsius tiene un valor de -273.15 grados.
También establece que la entropía para un sólido que es perfectamente cristalino que se encuentra una temperatura de 0 kelvin es igual a la 0. Esto quiere decir que no existiría entropía, por lo que el sistema sería totalmente estable. La energía de liberación, de traslación y de rotación de las partículas que lo componen no sería nada a la temperatura de 0 kelvin.
Espero que con esta información puedan conocer más sobre la termodinámica y los principios básicos.