Definición De Termodinámica

Termodinámica es la ciencia de la relación entre calor, trabajo, temperatura y energía. En términos generales, se ocupa de la transferencia de energía de un lugar a otro y de una forma a otra. El concepto clave es que el calor es una forma de energía que corresponde a una cantidad definida de trabajo mecánico.

El calor no fue formalmente reconocido como una forma de energía hasta aproximadamente 1798, cuando el conde Rumford (Sir Benjamin Thompson), un ingeniero militar británico, notó que se podían generar cantidades ilimitadas de calor en el barrido de los cañones y que la cantidad de calor generado es proporcional al trabajo realizado al convertir una herramienta aburrida.

La observación de Rumford de la proporcionalidad entre el calor generado y el trabajo realizado yace en la base de la termodinámica. Otro pionero fue el ingeniero militar francés Sadi Carnot, quien introdujo el concepto del ciclo del motor de calor y el principio de reversibilidad en 1824.

El trabajo de Carnot se refería a las limitaciones sobre la cantidad máxima de trabajo que se puede obtener de una máquina de vapor operando con una transferencia de calor de alta temperatura como su fuerza motriz.

Más tarde ese siglo, estas ideas fueron desarrolladas por Rudolf Clausius, un matemático y físico alemán, en la primera y segunda leyes de la termodinámica, respectivamente.

Termodinámica

Leyes de la Termodinámica

Las leyes más importantes son:

La ley zeroth:

Cuando dos sistemas están cada uno en equilibrio térmico con un tercer sistema, los primeros dos sistemas están en equilibrio térmico entre sí. Esta propiedad hace que sea significativo usar termómetros como el “tercer sistema” y definir una escala de temperatura.

Primera ley de la termodinámica, o la ley de la conservación de la energía:

El cambio en la energía interna de un sistema es igual a la diferencia entre el calor agregado al sistema de su entorno y el trabajo realizado por el sistema en su entorno.

La segunda ley de la termodinámica:

El calor no fluye espontáneamente de una región más fría a una región más caliente, o, de manera equivalente, el calor a una temperatura dada no puede convertirse completamente en trabajo. En consecuencia, la entropía de un sistema cerrado, o la energía térmica por unidad de temperatura, aumenta con el tiempo hacia algún valor máximo.

Por lo tanto, todos los sistemas cerrados tienden hacia un estado de equilibrio en el que la entropía es máxima y no hay energía disponible para realizar un trabajo útil. Esta asimetría entre los procesos hacia adelante y hacia atrás da lugar a lo que se conoce como la “flecha del tiempo”.

La tercera ley de la termodinámica:

La entropía de un cristal perfecto de un elemento en su forma más estable tiende a cero a medida que la temperatura se aproxima al cero absoluto. Esto permite establecer una escala absoluta para la entropía que, desde un punto de vista estadístico, determina el grado de aleatoriedad o desorden en un sistema.

Aunque esta ciencia se desarrolló rápidamente durante el siglo XIX en respuesta a la necesidad de optimizar el rendimiento de las máquinas de vapor, la amplia generalización de las leyes de la termodinámica las hace aplicables a todos los sistemas físicos y biológicos. En particular, las leyes ofrecen una descripción completa de todos los cambios en el estado de energía de cualquier sistema y su capacidad para realizar trabajos útiles en su entorno.

Además de la termodinámica clásica hay otra rama conocida como termodinámica estadística, o mecánica estadística, que expresa las propiedades macroscópicas en términos del comportamiento de las partículas individuales y sus interacciones. Tiene sus raíces en la última parte del siglo XIX, cuando las teorías atómicas y moleculares de la materia comenzaron a ser generalmente aceptadas.

Compartir es de sabios. Difundelo

Deja un comentario