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Leyes de la termodinámica: todo lo que necesita saber

Tabla de Contenidos

Seguro que alguna vez has escuchado el concepto de Leyes de la termodinámica. También es conocido por los principios de la termodinámica. Se refieren a las formulaciones más elementales de esta rama de la física. Es como si fuera nuestro padre sobre la base de todo. Se trata de una serie de situaciones de fórmula que se encargan de describir el comportamiento de los denominados sistemas termodinámicos. Estos sistemas son una parte del universo teóricamente aislada para poder estudiar y comprender todo lo relacionado con la física básica, como la temperatura, la energía y la entropía.

En este artículo vamos a explicarte todo lo que necesitas saber sobre las leyes de la termodinámica.

Leyes de la termodinámica

Hay 4 leyes de la termodinámica y se enumeran de cero a tres puntos. Estas leyes sirven para comprender todas las leyes físicas de nuestro universo así como la imposibilidad de ciertos fenómenos en nuestro mundo.

Estas leyes tienen orígenes diferentes. Algunas se han formulado a partir de las anteriores. La última ley conocida de la termodinámica es la ley del cero. Estas leyes son permanentes en todos los estudios e investigaciones que se realicen en los laboratorios. Son importantes para comprender cómo funciona nuestro universo. Describiremos sucesivamente las leyes de la termodinámica.

Primera ley de la termodinámica

Esta ley dice que La energía no se puede crear ni destruir, solo se puede transformar. Esto también se conoce como la ley de conservación de la energía. Prácticamente indica que en cualquier sistema físico que esté aislado de su entorno, la energía es siempre la misma en toda su cantidad. Aunque la energía se puede convertir en otros tipos de energías de una forma u otra, la totalidad de esa energía es siempre la misma.

Daremos un ejemplo para entenderlo mejor. De acuerdo con este principio, si agregamos una cierta cantidad de energía en forma de calor a un sistema físico, la cantidad total de energía se puede calcular encontrando la diferencia entre el aumento en su energía interna y el trabajo del sistema en su ambiente. Dicho esto, la diferencia entre la energía que tiene el sistema en ese momento y el trabajo que ha realizado es la energía térmica que se libera. Sin emabargo, Si sumamos toda la energía total del sistema aunque parte de ella se haya convertido en calor, la suma total de la energía del sistema es la misma.

Segunda ley de la termodinámica

Esta ley dice lo siguiente: Si hay suficiente tiempo, todos los sistemas tienden a salirse de control. Este principio también se conoce como la ley de la entropía. Se puede resumir de la siguiente manera. La cantidad de entropía que existe en el universo tiende a aumentar con el tiempo. La entropía de un sistema mide su grado de perturbación. Es decir, la segunda ley de la termodinámica nos dice que el grado de perturbación de los sistemas aumenta una vez que han alcanzado el punto de equilibrio. Esto o significa que si le damos a un sistema el tiempo suficiente, eventualmente se desequilibrará.

Esta es la ley encargada de explicar la irreversibilidad de algunos fenómenos físicos. Por ejemplo, nos ayuda a explicar por qué un papel quemó un papel que no puede volver a su forma original. En este sistema conocido como papel y fuego, el desorden ha crecido tanto que es imposible volver al lugar de donde vino. Esta ley introduce la función de estado de entropía que, en el caso de los sistemas físicos, es la encargada de representar el grado de perturbación y su inevitable pérdida de energía.

Todo esto funciona con entropía y conecta el nivel de energía que no puede ser utilizado por un sistema y, por lo tanto, se pierde en el medio ambiente. Esto ocurre cuando hay un cambio en el estado de equilibrio. El último grado de equilibrio tiene más entropía que el primero. Esta ley dice que el cambio de entropía es siempre igual o mayor que la transferencia de calor dividida por la temperatura del sistema. En este caso, la temperatura es una variable importante para definir la entropía del sistema.

Para comprender el segundo principio de la termodinámica, demos un ejemplo. Si quemamos cierta cantidad de materia y unimos la bola con la ceniza resultante, podemos ver que hay menos materia que en el estado inicial. Esto se debe a que la materia se ha convertido en gases que no se pueden recuperar y conducen a la dispersión y al desorden. Entonces vemos que había al menos entropía en el estado uno que en el estado dos.

Tercera ley de la termodinámica

Esta ley dice lo siguiente: Cuando se alcanza el punto cero absoluto, los procesos de los sistemas físicos se detienen. El cero absoluto es la temperatura más baja a la que podemos estar. En este caso medimos la temperatura en grados Kelvin. De esta forma se indica que la temperatura y el enfriamiento provocan que la entropía del sistema se lleve al cero absoluto. En estos casos se trata más como una cierta constante. Cuando se alcanza el punto cero absoluto, los procesos de los sistemas físicos se detienen. Por tanto, la entropía tiene un valor mínimo pero constante.

Llegar o no al cero absoluto es fácil. El valor del cero absoluto en grados Kelvin es cero, pero si lo usamos al medir la escala de temperatura Celsius es -273.15 grados.

Ley cero de la termodinámica

Esta ley fue la última en ejecutarse y dice lo siguiente: si A = C y B = C, entonces A = B. Esto establece las reglas básicas de las otras tres leyes de la termodinámica. Es el que toma el nombre de ley del equilibrio térmico. Esto significa que si los sistemas están en equilibrio térmico independientemente de otros sistemas, deben estar en equilibrio térmico entre sí. Esta ley permite definir el principio de temperatura. Este principio se utiliza para comparar la energía térmica de dos cuerpos diferentes que se encuentran en equilibrio térmico. Cuando estos dos cuerpos están en equilibrio térmico, está innecesariamente a la misma temperatura. Por otro lado, si ambos cambian el balance de calor con un tercer sistema, también lo estarán.

Espero que con esta información puedas aprender más sobre las leyes de la termodinámica.

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