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¿Qué es la termodinámica?

La termodinámica es una especialidad de física dedicada al estudio de la energía dentro de grandes sistemas.

Más específicamente, la termodinámica explica la relación entre la energía cinética y potencial de un sistema y la cantidad de calor y trabajo que puede producir el sistema. A lo largo de los años, los ingenieros y matemáticos, incluidos Isaac Newton y James Joule, han desarrollado tres principios universales de la termodinámica. Estas son conocidas como las leyes de la termodinámica.







La Ley “Zeroth”

La torpemente llamada ley “zeroth” de la termodinámica establece el principio del equilibrio termodinámico. Esto describe la tendencia de la energía dentro de un sistema a extenderse uniformemente por todo el sistema. Si calientas una olla con agua, por ejemplo, toda el agua en la olla eventualmente se elevará a una temperatura uniforme, aunque solo hayas aplicado calor en el fondo de la olla.







La primera ley

La primera ley de la termodinámica, o la ley de conservación de la energía, explica que la energía dentro de un sistema no puede crearse o destruirse. En cualquier sistema, la energía total del sistema, tal como se define por la energía cinética y potencial contenida en el sistema, es siempre igual a la cantidad de trabajo realizado por el sistema que se resta de la cantidad de calor agregado al sistema. Esta ley explica por qué debe seguir agregando gasolina a su automóvil para poder conducir más lejos. Su automóvil convierte la energía potencial almacenada en la gasolina en calor y trabajo.







La segunda ley

La segunda ley de la termodinámica restringe la transferencia de energía dentro de un sistema. Según la ley, es imposible transferir el 100 por ciento de la energía disponible de una parte del sistema a otra. La tendencia a perder energía se conoce como entropía. En el caso de los motores de automóviles, por ejemplo, sin importar qué tan eficiente sea el diseño, una parte de la energía potencial en la gasolina se desperdiciará en el proceso de combustión debido a la entropía. Esta ley también explica por qué las máquinas de movimiento perpetuo son físicamente imposibles.