Termodinámica
Keywords: Termodinámica, Calor, Cero absoluto, Conservación de la energía, Diagrama PVT, Energía, Energía interna, Entropía, Física
La Termodinámica es la parte de la física que estudia la energía, la transformación entre sus distintas manifestaciones, como el calor, y de su capacidad para producir un trabajo. Está intimamente relacionada con la mecánica estadística de la cual se pueden derivar numerosas relaciones termodinámicas. La termodinámica estudia los sistemas físicos a nivel macroscópico, mientras que la mecánica estadística suele hacer una descripción microscópica de los mismos.
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Principios de la Termodinámica
Principio 0 de la termodinámica
Si dos sistemas A y B están a la misma temperatura, y B está a la misma temperatura que un tercer sistema C, entonces A y C están a la misma temperatura. Este concepto fundamental, aun siendo ampliamente aceptado, no fue formulado hasta después de haberse enunciado las otras tres leyes. De ahí que reciba la posición 0.
Primer principio de la termodinámica
También conocido como la ley de la conservación de la energía, dice que en un sistema con una determinada energía interna, si se realiza un determinado trabajo, la energía interna del sistema variará. A la diferencia entre la energía interna del sistema y la cantidad de energia se la denomina calor. Fue propuesto por Lavoisier.
Segundo principio de la termodinámica
Con numerosos enunciados, quizás el principio más conocido es el que dice que la entropía de un sistema aislado aumenta con el tiempo hasta alcanzar un valor máximo. En palabras simples, este principio dice que la cantidad de desorden (entropía) de un sistema crece con el tiempo. Propuesto por Nicolas Léonard Sadi Carnot.
Tercer principio de la termodinámica
Es imposible alcanzar una temperatura igual al cero absoluto mediante un número finito de procesos fisicos. Propuesto por Nernst.
Rendimiento termodinámico
Un concepto importante en la ingeniería térmica es el de rendimiento. El rendimiento de una máquina térmica que funciona entre un foco frío Qc y uno caliente Qh se define como:
donde W es el trabajo proporcionado por la máquina.
Carnot demostró que el rendimiento máximo de una máquina es proporcional a la diferencia de temperatura de sus focos:
donde TcyTh son las temperaturas del foco frío y foco caliente medidas en grados Kelvin.