Comprender el concepto fundamental de la termodinámica.

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Cinco leyes o postulados son los que gobiernan el estudio de las transformaciones energéticas y la relación entre propiedades. Dos de ellas, las leyes primera y segunda, de forma directa o indirecta están relacionadas con la energía. Por tanto, tienen una importancia fundamental en los estudios de ingeniería. Los tres enunciados restantes (la ley cero, la tercera ley y el postulado de estado) están relacionados con las propiedades termodinámicas.

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Una de las más importantes y fundamentales leyes de la naturaleza es el principio de conservación de la energía. Este expresa que durante una interacción, la energía puede cambiar de una forma a otra pero su cantidad total permanece constante. Es decir, la energía no se crea ni se destruye. La primera ley de la termodinámica es simplemente una expresión del principio de conservación de la energía y sostiene que la energía es una propiedad termodinámica. ΔE = E entrada- E salida

La segunda ley posee muchas ramificaciones, una de ellas es que la primera ley trata de la cantidad de energía, mientras que la segunda ley trata de la calidad de energía. La idea de calidad surge cuando uno necesita optimizar la conversión y la transmisión de energía. la segunda ley impone restricciones a la transformación de algunas formas de energía en otras más útiles. La segunda ley introduce una importante propiedad termodinámica, la entropía. Una experiencia común es que una taza de café caliente dejada en una habitación termine por enfriarse. Este proceso satisface la primera ley porque la cantidad de energía que pierde el café, la gana el aire circundante. Considérese el proceso inverso, café caliente que se calienta aún más en una habitación más fría. Se sabe por experiencia que esto nunca ocurre, sin embargo hacerlo no violaría la primera ley, siempre y cuando la energía que perdiera el aire sea igual a la que gane el café. Es decir los procesos van en cierta dirección y la segunda ley regula y nos permite saber de la factibilidad de que un proceso se realice o no. [pic 4]

La ley cero de la termodinámica establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí. Fowler fue el primero que la formulo y sirve como base para la medición de la temperatura y se podría decir que dos cuerpos están en equilibrio térmico si ambos tienen la misma temperatura, incluso si no están en contacto. [pic 5]

La tercera ley proporciona un punto de referencia absoluto para la determinación de entropía. Las moléculas de una sustancia en la fase solida oscilan continuamente, creando una incertidumbre sobre su posición. Sin embargo Las oscilaciones disminuyen cuando la temperatura disminuye y las moléculas se inmovilizan supuestamente al cero absoluto. Por lo tanto, la entropía de una sustancia pura cristalina a una temperatura de cero es cero. [pic 6]

El estado de un sistema se describe mediante sus propiedades, pero se sabe por experiencia que no es necesario especificarlas todas con la finalidad de fijarlo. Una vez especificadas suficientes propiedades, el resto asume automáticamente ciertos valores. El número de propiedades requeridas para fijar el estado de un sistema se determina mediante el postulado de estado.

EJERCICIOS Y ACTIVIDADES

- ¿Por qué un ciclista acelera al ir pendiente abajo, aun cuando no esté pedaleando?, ¿Viola eso el principio de la conservación de la energía?

- Imagine una habitación con puertas y ventanas cerradas herméticamente y con paredes aisladas (adiabáticas), de modo que la pérdida o ganancia de calor a través de ellas es insignificante. En el centro de la habitación se coloca un refrigerador conectado a un contacto y con la puerta abierta, incluso se podrá usar un ventilador que haga circular el aire para mantener la temperatura uniforme. La temperatura promedio del aire , ¿aumentará, disminuirá o permanecerá constante?

- Investigue si la entropía puede ser la causa de la destrucción del universo.

- Genere un trabajo sobre las formas de energía.

BIBLIOGRAFIA

- Wark, Kenneth; Termodinámica; Edit. Mc Graw-Hill, 6a. Edición, Madrid.

- Smith, J. M.; Van Ness, H. C.; Abbott, M. M. Introducción a la termodinámica en ingeniería química; 7a. Edición, Edit. McGraw-Hill.

- Cengel, Yunes, A.; Boles, Michael A.; Termodinámica; 7a. Edición, Edit. McGraw-Hill.

- Nava, H., Pezet, F. PUBLICACION TÉCNICA CNM-MMM-PT-003. CENAM 2001.