Termodinámica
¿Qué es la termodinámica?
Lo más probable es que el nombre termodinámica te suene, y es porque suena potente, realmente si te hablan de las leyes de la termodinámica tú vas a pensar que son cosas sumamente complejas que no podrás entender, bueno, yo te digo que no es así.
La termodinámica es una rama de la física que estudia las diversas formas de energía que existen dentro de un sistema macroscópico. La termodinámica tiene 4 leyes principales que no derivan de la teoría, si no de la práctica y del empirismo, es decir que son leyes que se construyen para encajar con los datos observados y que nos ayudan a predecir que podría ocurrir. Estos principios nos dicen que ocurre con la energía dentro del sistema y como puede ir evolucionando en el tiempo.
En termodinámica siempre se trabaja con un sistema, una zona determinada del espacio que está sujeto a algún tipo de experimento o proceso termodinámico. La zona que está al lado del sistema pero que no se está observando se llama entorno, y la línea que separa estos 2 lugares se llama frontera. Los sistemas pueden ser abiertos, cerrados o aislados. Si es abierto, el sistema puede intercambiar masa y energía con el entorno, si es cerrado solo se puede intercambiar energía y si está aislado no puede interactuar con el entorno. En este caso la energía y la masa se conservan. Ejemplo de un sistema abierto es una taza con agua caliente, que pierde energía como calor y materia como vapor de agua, si le pones una tapa a la taza tenemos un sistema cerrado, pues no escapa la materia pero si la energía, y finalmente si aíslas térmicamente la taza, tenemos un sistema aislado.
Antes de pasar a las leyes quiero definir algunos conceptos que afectan a los sistemas termodinámicos. Estos conceptos son la energía interna U, el calor Q y el trabajo W. La energía interna es la suma de todas las energías que existen dentro de un sistema, esta se conserva. El calor es el traspaso de energía cinética entre 2 cuerpos con diferentes temperaturas, y finalmente el trabajo es una magnitud relacionada con el movimiento y las fuerzas que existen dentro del sistema.
Leyes de la termodinámica
Ley 0: la primera ley de la termodinámica que en realidad es la última, pero por ser más simple se puso al inicio dice lo siguiente; si tienes 2 cuerpos en equilibrio térmico y pones un tercer cuerpo en equilibrio con 1 de los 2, necesariamente esta en equilibrio con el otro. Esta ley es muy simple y podemos inferir que los sistemas siempre van a buscar estar en equilibrio.
Ley 1: En un sistema aislado, la energía total U siempre se conserva, por lo que entre un estado inicial y uno final, la energía solo puede cambiar entre trabajo W y calor Q. En términos matemáticos, . Considerando que el universo es un sistema aislado, la energía siempre se conserva, y de aquí podemos derivar el principio de conservación de la energía.
Ley 2: La entropía del universo se mantiene constante o aumenta, pero nunca disminuye. La entropía es una magnitud de la que ya voy a hablar más en profundidad y que mide el grado de desorden del universo, y que se representa como la uniformidad que este tiene. Como los sistemas siempre tienden al equilibrio, la entropía siempre aumenta, y como siempre aumenta la podemos usar para decidir en qué dirección va el tiempo, aunque bueno, esto es un poco extraño así que mejor no lo entiendas.
Ley 3: El 0 absoluto es imposible de alcanzar. Esto quiere decir que empíricamente las partículas nunca van a detenerse, pues no van a llegar a los 0 K. De esta ley podemos derivar que el calor siempre fluye del cuerpo más caliente al más frio, por lo que no se podría llegar al 0 absoluto, y como los 2 cuerpos entre los que fluye el calor está a temperaturas mayores al 0 absoluto, nunca podremos convertir todo el calor en trabajo.
Respaldos
Para esta página voy a dejar respaldos porque ya comienza a ser un tema más técnico, revísalos si tienes tiempo, no todo está correcto ni en mi página ni en estas.
https://www.youtube.com/watch?v=9SFCHfH4gn8
https://www.youtube.com/watch?v=Bvfn6eUhUAc
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/termo/Termo.html
https://www.fisicalab.com/apartado/termodinamica-concepto#contenidos
https://www.fisicalab.com/apartado/principio-cero-termo#contenidos
https://www.fisicalab.com/apartado/primer-principio-termo#contenidos
https://www.fisicalab.com/apartado/segundo-principio-termo#tercer-principio
Bueno, ya terminamos de ver que es la termodinámica así que ahora te contare mi vida personal. Por al menos 1 mes voy a dejar de subir contenido directamente como información, voy a tratar de priorizar los blog, los cuestionarios y las redes sociales para crecer, así que bueno, si te gusta esta página para informarte, nos vemos en diciembre ya con energías renovadas, si quieres déjame un comentario pidiéndome que explique un tema o algo por el estilo. Si tienes un poco de suerte, subiré algo sobre luz y óptica, pero no estoy seguro.