Termodinámica
Qué es la Termodinámica:
La termodinámica es la rama de la física que estudia la relación entre el calor, la fuerza aplicada (también conocida como trabajo) y la transferencia de energía.
Los procesos termodinámicos están determinados por tres leyes básicas.
- La primera ley permite comprender cómo se conserva la energía.
- La segunda ley es usada para conocer las condiciones necesarias para que la transferencia de la energía ocurra.
- La tercera ley sirve para conocer el comportamiento de los sistemas en equilibrio.
Comprender los procesos termodinámicos es importante en áreas como la ingeniería industrial donde es necesario utilizar grandes cantidades de energía para el funcionamiento de múltiples máquinas.
Las leyes de la termodinámica también permiten comprender el funcionamiento de los sistemas en áreas como la bioquímica, la cosmología y la genética.
La palabra termodinámica proviene de las raíces griegas θερμο- (thermo-) que significa 'calor', y δυναμικός (dynamikós), que a su vez deriva de δύναμις (dýnamis), que quiere decir 'fuerza' o 'potencia'.
Leyes de la termodinámica
Existen tres leyes en la termodinámica que explican cómo funciona y se trasmiten el calor y la energía. A continuación, las explicamos en detalle.
Primera ley de la termodinámica
La primera ley trata sobre la conservación de la energía: la energía ni se crea ni se destruye, únicamente se transforma. Por ejemplo:
- La energía solar es transformada en energía eléctrica para una estación de servicio.
- Esa energía eléctrica puede ser utilizada para cargar la batería del automóvil eléctrico.
- El automóvil eléctrico es capaz de convertir la energía acumulada en desplazamiento.
La energía, por lo tanto, siempre está en movimiento.
La fórmula simplificada sería la siguiente:
Segunda ley de la termodinámica
La segunda Ley de la termodinámica permite determinar dos cosas:
- La dirección en la cual ocurre la transferencia de energía.
- Las condiciones que son necesarias para que el proceso se revierta.
De aquí aprendemos que existen procesos reversibles e irreversibles.
Por ejemplo, la sal de mesa se mezcla con el agua espontáneamente mediante un proceso que se llama dilución. Este proceso libera calor.
Para poder revertir ese proceso y volver a formar cristales de sal, debe aplicarse calor, el cual que permite evaporar el agua y separarla de la sal. El sistema absorbe calor.
La fórmula simplificada sería la siguiente:
Tercera ley de la termodinámica
La tercera ley de la termodinámica combina las dos leyes anteriores y las aplica a sistemas en equilibrio absoluto. En este estado existe un intercambio de energía mínimo y un grado de desorden (o entropía) máximo.
La tercera ley es aplicada a sistemas cerrados. Estos tipos de sistemas solo se observan en física y química teórica.
La fórmula simplificada sería esta:
Vea también Física.
Tipos de sistemas en termodinámica
Para comprender las leyes de la termodinámica, primero es importante saber los tipos de sistemas que existen y su comportamiento.
Todo a nuestro alrededor está compuesto por sistemas y la mayoría de los sistemas que conocemos intercambian energía. Los sistemas están clasificados en tres tipos: abiertos, cerrados y aislados.
- Sistemas abiertos: intercambian energía y materia con el exterior (por ejemplo, una hoguera).
- Sistemas cerrados: intercambian solo energía con el exterior (por ejemplo, un teléfono móvil).
- Sistemas aislados: no intercambian ni materia ni energía (son solo teóricos).
Mientras que la primera y segunda ley de la termodinámica se aplican a sistemas abiertos y cerrados, la tercera ley se aplica a los sistemas aislados.
Estado de un sistema
Existen dos estados fundamentales en los que los sistemas (independientemente de su tipo) se pueden encontrar.
- Sistemas activos: si hay un intercambio de energía, se dice que el sistema está activo.
- Sistemas en reposo o equilibrio: si no existe intercambio de energía, se considera que el sistema está en reposo o en equilibrio.
Calor y transferencia de calor en termodinámica
Según la física, el calor es el flujo de energía que existe cuando dos sistemas de temperaturas diferentes entran en contacto. El equilibrio térmico se alcanza cuando todos los sistemas involucrados alcanzan la misma temperatura.
En los sistemas termodinámicos si dos de ellos están en equilibrio con un tercer sistema, entonces también están en equilibrio entre sí. Por lo tanto, al alcanzar el equilibrio la temperatura es una constante.
Vea también Ramas de la física y Equilibrio térmico.
Cómo citar: Jesús, Sara (03/12/2019). "Termodinámica". En: Significados.com. Disponible en: https://www.significados.com/termodinamica/ Consultado:
