Las Leyes de la Termodinámica

La Termodinámica se desarrolla a partir de cuatro Principios o Leyes: 

• Principio Cero: permite definir la temperatura como una propiedad. 

• Primer Principio: define el concepto de energía como magnitud conservativa. 

• Segundo Principio: define la entropía como magnitud no conservativa, una medida 

de la dirección de los procesos. 

• Tercer Principio: postula algunas propiedades en el cero absoluto de temperatura.

Principio cero de la Termodinámica

No fue formulado formalmente hasta después de enunciadas las tres leyes, de ahí su nombre.

"Si dos sistemas A y B están en equilibro térmico cada uno de ellos con un tercero C, los sistemas Ay B están en equilibrio térmico entre sí."

La existencia del equilibrio térmico entre dos cuerpos puede comprobarse ca través de un sistema intermedio llamado termómetro, sin necesidad de que los dos sistemas estén necesariamente en contacto.

Primera ley de la Termodinámica

Podríamos resumir esta primera ley de la termodinámica como el principio de conservación de la energía en sistemas adiabáticos, es decir que si hay interacciones, solo pueden ser en forma de trabajo. Donde

ΔQ = ΔU + ΔW

Como se evidencia en el siguiente vídeo.

Segunda ley de la Termodinámica

A pesar de que puede y ha sido formulada de múltiples formas por difrentes científicos a lo largo de la historia, con el fin de hacer su comprensión mas fácil, publicamos el enunciado de Clausius.

"Es imposible un proceso cuyo único resultado sea la transferencia de energía en forma de calor de un cuerpo de menor temperatura a otro de mayor temperatura."

Necesidad de la Segunda Ley. 

Ejemplos de procesos en que se cumple la Primera Ley pero que ocurren claramente en 

una sola dirección: 

• Cubo de hielo en taza de agua caliente. 

• Dos depósitos a diferente nivel. 

• Apertura de un depósito a presión. 

• Conversión de entrada de calor en salida de trabajo. 

Utilidad de la Segunda Ley: 

1) Predecir dirección de los procesos. 

2) Establecer las condiciones de equilibrio. 

3) Determinar las mejores prestaciones teóricas de ciclos y motores térmicos. 

4) Cuantificar el alejamiento del óptimo en máquinas reales. 

5) Definir una escala absoluta de temperatura (independiente de la sustancia termomé-

trica). 

6) Procedimiento de cálculo de u y h a partir de otras propiedades medibles.

Tercera ley de la Termodinámica

Afirma que no se puede alcanzar el cero absoluto (0ºK, -273,15ºC, -459,67ºF) en un numero finito de etapas.

Es decir que el cero absoluto es imposible de alcanzar, pues para esto se requeriría que la energía interna del sistema fuese también cero, lo que equivale a decir que los átomos no estarían en movimiento.

Para poder alcanzar el cero absoluto se necesitaría también de un sistema que estuviera a menor temperatura que este (segunda ley) lo cual es imposible.

Experimento: Las leyes de la Termodinámica