Diferencia entre revisiones de «Termodinámica»
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== Leyes de la termodinámica ==
=== Primera ley de la termodinámica ===
{{AP|Primera ley de la termodinámica}}
También conocida como [[Principio#Principio como ley científica|principio]] de [[conservación de la energía]] para la [[termodinámica]], establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la [[energía interna]] del sistema cambiará. Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor como la energía necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajo y energía interna. Fue propuesta por [[Nicolas Léonard Sadi Carnot]] en [[1824]], en su obra ''Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego y sobre las máquinas adecuadas para desarrollar esta potencia'', en la que expuso los dos primeros principios de la termodinámica. Esta obra fue incomprendida por los científicos de su época, y más tarde fue utilizada por [[Rudolf Clausius]] y [[William Thomson|Lord Kelvin]] para formular, de una manera matemática, las bases de la termodinámica.
La ecuación general de la conservación de la energía es la siguiente:
<center><math> E_{entra} - E_{sale} = \Delta E_{sistema} </math></center>
Que aplicada a la termodinámica teniendo en cuenta el [[criterio de signos termodinámico]], queda de la forma:
<center><math> \ U = \ Q - \ W </math></center>
=== Segunda ley de la termodinámica ===
{{AP|Segunda ley de la termodinámica}}
Esta ley regula la dirección en la que deben llevarse a cabo los [[proceso termodinámico|procesos termodinámicos]] y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario (por ejemplo, que una mancha de tinta dispersada en el agua pueda volver a concentrarse en un pequeño volumen). También establece, en algunos casos, la imposibilidad de convertir completamente toda la energía de un tipo en otro sin pérdidas. De esta forma, La Segunda ley impone restricciones para las transferencias de energía que hipotéticamente pudieran llevarse a cabo teniendo en cuenta sólo el Primer Principio. Esta ley apoya todo su contenido aceptando la existencia de una magnitud física llamada [[entropía]] tal que, para un sistema aislado (que no intercambia materia ni energía con su entorno), la variación de la entropía siempre debe ser mayor que cero.
Debido a esta ley también se tiene que el flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional, desde los cuerpos de mayor temperatura hacia los de menor temperatura, hasta lograr un equilibrio termico.
Existen numerosos enunciados equivalentes para definir este principio, destacándose el de Clausius y el de Kelvin.
==== Enunciado de Clausius ====
[[Archivo:Carnot cycle p-V diagram.svg|thumb|300px|right|Diagrama del [[ciclo de Carnot]] en función de la [[presión]] y el [[Unidades de volumen|volumen]].]]
En palabras de Sears es: "No es posible ningún proceso cuyo único resultado sea la extracción de calor de un recipiente a una cierta temperatura y la absorción de una cantidad igual de calor por un recipiente a temperatura más elevada".
==== Enunciado de Kelvin ====
No existe ningún dispositivo que, operando por [[ciclo termodinámico|ciclos]], absorba calor de una única fuente y lo convierta íntegramente en trabajo.Enunciado de Kelvin-Planck.
==== Otra interpretación ====
Es imposible construir una máquina térmica cíclica que transforme calor en trabajo sin aumentar la energía termodinámica del ambiente. Debido a esto podemos concluir que el rendimiento energético de una máquina térmica cíclica que convierte calor en trabajo siempre será menor a la unidad y ésta estará más próxima a la unidad cuanto mayor sea el rendimiento energético de la misma. Es decir, mientras mayor sea el rendimiento energético de una máquina térmica, menor será el impacto en el ambiente, y viceversa.
=== Tercera ley de la termodinámica ===
{{AP|Tercera ley de la termodinámica}}
La Tercera de las leyes de la termodinámica, propuesto por [[Walther Nernst]], afirma que es imposible alcanzar una temperatura igual al [[cero absoluto]] mediante un número finito de procesos físicos. Puede formularse también como que a medida que un sistema dado se aproxima al cero absoluto, su entropía tiende a un valor constante específico. La entropía de los sólidos cristalinos puros puede considerarse cero bajo temperaturas iguales al cero absoluto. No es una noción exigida por la Termodinámica clásica, así que es probablemente inapropiado tratarlo de “ley”.
Es importante recordar que los principios o leyes de la Termodinámica son sólo generalizaciones estadísticas, válidas siempre para los sistemas macroscópicos, pero inaplicables a nivel cuántico. El [[demonio de Maxwell]] ejemplifica cómo puede concebirse un sistema cuántico que rompa las leyes de la Termodinámica.
Asimismo, cabe destacar que el primer principio, el de conservación de la energía, es la más sólida y universal de las leyes de la naturaleza descubiertas hasta ahora por la ciencias.
=== Ley cero de la termodinámica ===
El [[equilibrio termodinámico]] de un sistema se define como la condición del mismo en el cual las variables empíricas usadas para definir un estado del sistema (presión, volumen, campo eléctrico, polarización, magnetización, tensión lineal, tensión superficial, entre otras) no son dependientes del tiempo. A dichas variables empíricas (experimentales) de un sistema se les conoce como [[coordenadas termodinámicas]] del sistema.
A este principio se le llama del equilibrio termodinámico. Si dos sistemas A y B están en equilibrio termodinámico, y B está en equilibrio termodinámico con un tercer sistema C, entonces A y C están a su vez en equilibrio termodinámico. Este principio es fundamental, aun siendo ampliamente aceptado, no fue formulado formalmente hasta después de haberse enunciado las otras tres leyes. De ahí que recibe la posición 0.
== Termometría ==
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