1º ley de la termodinámica
La 1º ley de la termodinámica es una aplicación de la ley universal de conservación de la energía a la termodinámica y, a su vez, identifica el calor como una transferencia de energía. Uno de los enunciados de la primer ley es el siguiente:
"el incremento de la energía interna de un sistema termodinámico es igual a la diferencia entre la cantidad de calor transferida a un sistema y el trabajo realizado por el sistema a sus alrededores".
En su forma matemática más sencilla se escribe:
AU= Q - W
donde AU es el incremento en la energía interna del sistema, Q es el calor cedido al sistema y W es el trabajo cedido por el sistema a sus alrededores.
Aplicaciones de la primera ley.
Sistemas cerrados: un sistema cerrado es uno que no tiene intercambio de masa con el resto del universo termodinámico. El sist cerrado puede tener interacciones de trabajo y calor con sus alrededores, así como puede realizar trabajo a través de su frontera.
La ecuación general para un sistema cerrado es:
AU = Q - W
Sistemas abiertos: un sist abierto es aquel que tiene entrada y/o salida de masa, así como interacciones de trabajo y calor con sus alrededores, también puede realiar trabajo de frontera.
Sistemas abiertos en estado estacionario: el balance de energía se simplifica considerablemente para sistemas en estado estacionario.
2º ley de la termodinámica
La segunda ley expresa que "la cantidad de entropía de cualquier sistema aislado termodinámicamente tiende a incrementarse con el tiempo".
En un sentido general, la segunda ley afirma que las diferencias entre un sistema y sus alrededores tienden a igualarse. Las diferencias de presión, densidad y temperatura tienden a igualarse. Esto significa que un sistema aislado llegará a alcanzar una temperatura uniforme. Una máquina térmica es aquella que provee de trabajo eficaz gracias a la diferencia de temperaturas de dos cuerpos.
Enunciado de Clausius: 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 reciìente a temperatura más elevada.
Enunciado de Kelvin: no existe ningún dispositivo que,operando por ciclos, absorba calor de una única fuente de energía y lo convierta íntegramente en trabajo.
3º ley de la termodinámica
La tercera ley afirma que no se puede alcanzar el cero absoluto en un número finito de etapas. Puede definirse como:
- Al llegar al cero absoluto (0 K) cualquier proceso de un sistema se detiene.
- Al llegar al 0 absoluto la entropía alcanza un valor constante.
La tercera ley indica que la entropía de una sustancia pura en el cero absoluto es cero. por consiguiente, la tercera ley provee de un punto de referencia absoluto para la determinación de la entropía.
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) no son dependientes del tiempo. A dichas variables empíricas 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.
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