Leyes de la termodinámica.
- Ley Cero de la Termodinámica
Si dos objetos A y B están separados térmicamente y cada uno en equilibrio térmico con un tercero C, entonces A y B están en equilibrio térmico entre ellos.
La temperatura (desde un punto de vista macroscópico) es la propiedad que determina si un objeto está (o no) en equilibrio térmico con otros objetos. Esto es, dos objetos en equilibrio térmico entre sí están a la misma temperatura. Si dos objetos tienen distintas temperaturas no están en equilibrio térmico entre sí.4
- Primera ley de la Termodinámica.
Planteamiento formal de ésta es:
“Aunque la energía tome muchas formas, la cantidad total de energía es constante, y cuando la energía desaparece en una forma, aparece simultáneamente en otra”.
Forma más básicas.
∆ Energía del sistema + ∆ Energía de alrededores = 0
Todo el intercambio de energía entre un sistema y sus alrededores se hace como calor y trabajo. Al reescribir este término en la ecuación anterior, resulta:
∆ Energía de alrededores= ±Q ±W
En dónde la elección de los signos depende de la dirección del transporte considerada como positiva.
Desarrollando el primer término para mostrar cambios de energía:
∆ Energía del sistema=∆Ut+ ∆Ek+ ∆Ep
Dónde:
Reacomodando los términos anteriores:
Aplicando la convención moderna del signo a Q y W, para un maquina térmicala ecuación anterior puede reescribirse como:
∆Ut+ ∆Ek+ ∆Ep= +Q-W
La mayoría de los sistemas de cerrados, no presentan cambios en su energía potencial y cinética, por lo cual, estos términos son “cero”. Eliminando estos términos de la ecuación anterior, resulta:
Reescribiendo la ecuación anterior en términos diferenciales, resulta:
Aplicada a sistemas cerrados que experimentan cambios en su energía interna
- Segunda ley de la Termodinámica.
Dos enunciados más comunes estipulados en la segunda ley son:
- Ningún equipo puede funcionar de modo tal que su único efecto (en el sistema y sus alrededores) sea convertir completamente todo el calor absorbido por el sistema en trabajo hecho por el sistema.
- No existe ningún proceso que consista exclusivamente en la transferencia de calor de un nivel de temperatura a otro mayor.
- Tercera ley de la Termodinámica.
“La entropía absoluta es cero para todas las sustancias cristalinas perfectas a la temperatura del cero absoluto”.
La entropía absoluta, de un gas a Temperatura T, se obtiene de la resolución de ésta integral:
