La termodinámica es una disciplina fascinante que estudia las transformaciones de energía y su relación con la temperatura y el calor. En el mundo de la termodinámica existen diferentes leyes que nos ayudan a comprender y describir los fenómenos energéticos que se producen en nuestro entorno. En este artículo nos enfocaremos en la primera ley de la termodinámica, una ley fundamental que establece la conservación de la energía en un sistema cerrado. Si te interesa descubrir más sobre esta ley y cómo se aplica en diferentes ámbitos, ¡continúa leyendo!

La primera ley de la termodinámica es una versión de la ley de conservación de la energía. Esta ley de conservación de la energía establece que la energía no se puede crear ni destruir. Sólo se puede transferir de un formulario a otro. Y la energía de todo el sistema aislado es constante. Analicemos la primera ley de la termodinámica con más detalle.

Primera ley de la termodinámica

En un ciclo termodinámico, la suma algebraica de la transferencia de trabajo es proporcional a la suma algebraica de la transferencia de calor. Como sabemos, el calor y el trabajo se pueden convertir mutuamente de una forma a otra.

δW ∝ δQ

Entonces, el cambio de energía interna en el sistema cerrado es igual a la diferencia algebraica entre la cantidad de calor suministrada al sistema y el trabajo realizado por el sistema.

dE = δQ – δW

Ambas declaraciones fueron hechas por Rudolf Clausius en la década de 1850.

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¿Qué es un sistema cerrado? o ¿Qué es un sistema abierto? o ¿Qué es un sistema aislado?

A sistema cerrado no permitirá la transferencia de masa o energía dentro o fuera del sistema. Donde un sistema abierto la transferencia de masa y energía es posible. Pero en el Sistema aisladoLa transferencia de materia no es posible, pero sí la transferencia de energía en forma de calor.

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Volviendo al tema: Esta energía E incluye muchos tipos de energía como la energía cinética, la energía potencial, la energía eléctrica, la energía superficial, etc. Sin embargo, en termodinámica no se tienen en cuenta todas estas energías y la energía debida al aumento de Se tiene en cuenta la temperatura. De modo que podamos reescribir la fórmula anterior de la siguiente manera.

dU = δQ – δW

¿Alguna vez has visto esta expresión? dU = δQ + δW ¿Pero cómo surge el signo “+”?

Allá vamos… Depende de cómo se mire W.. Algunas personas siempre decían W. es el trabajo realizado por el sistema, como algunos han dicho W. es el trabajo realizado sobre el sistema.

Si W. se define como el trabajo realizado por el sistema, es necesario utilizar dU = δQ – δW

Si W. se define como el trabajo realizado sobre el sistema, se debe utilizar dU = δQ + δW

¿Es realmente importante? trabajo realizado por el sistema o trabajar en el sistema?

Sí, esto es importante. Entendámoslo con un ejemplo.

El trabajo realizado por el sistema es de 10 julios. Entonces el sistema consume la energía. Por tanto, la energía interna resultante debería disminuir.

dU = δQ – 10

Cuando el trabajo en el sistema se realiza en 10 julios. Entonces aumenta la energía interna.

dU = δQ – (-10) = δQ +10

¿Ahora tiene sentido? Si aún no es así, deje sus comentarios en la sección de comentarios a continuación. Te ayudaré a entenderlo.

Diploma

Hemos discutido los dos enunciados de la primera ley de la termodinámica. Esta ley es teórica. En la práctica, no podemos construir un sistema tan cerrado que obedezca esta ley. No es posible construir una máquina que pueda funcionar sin pérdida de energía o sin movimiento continuo sin una fuente de energía. Es una afirmación equivalente al movimiento perpetuo.

Una máquina de movimiento perpetuo es una máquina hipotética que funciona indefinidamente sin ninguna fuente de energía.

Ley de Conservación de la Energía: Primera Ley de la Termodinámica

La primera ley de la Termodinámica es una versión de la Ley de Conservación de la Energía. Esta ley establece que la energía no puede ser creada ni destruida, solo puede ser transferida de una forma a otra. Además, la energía total de un sistema aislado se mantiene constante. Veamos más en detalle la primera ley de la Termodinámica.

Primera Ley de la Termodinámica

En un ciclo termodinámico, la suma algebraica de la transferencia de trabajo es proporcional a la suma algebraica de la transferencia de calor. Como sabemos, el calor y el trabajo pueden ser convertidos mutuamente de una forma a otra.

δW ∝ δQ

Por lo tanto, el cambio en la energía interna en un sistema cerrado es igual a la diferencia algebraica entre la cantidad de calor suministrado al sistema y la cantidad de trabajo realizado por el sistema.

dE = δQ – δW

Estas afirmaciones fueron hechas por Rudolf Clausius en la década de 1850.

¿Qué es un sistema cerrado? ¿O qué es un sistema abierto? ¿O qué es un sistema aislado?

Un sistema cerrado no permite la transferencia de masa ni de energía hacia adentro o hacia afuera del sistema. En un sistema abierto, la transferencia de masa y energía es posible. Pero en un sistema aislado, la transferencia de materia no es posible, pero la transferencia de energía puede ser posible en forma de calor.

Así que volviendo al tema, esta energía E incluirá muchos tipos de energía como energía cinética, energía potencial, energía eléctrica, energía superficial, etc. Pero en termodinámica, todas estas energías no se consideran y se considera la energía debido al aumento de la temperatura. Por lo tanto, podemos reescribir la fórmula anterior de la siguiente manera.

dU = δQ – δW

¿Alguna vez has visto esta expresión dU = δQ + δW? ¿Pero cómo puede ser un signo «+»?

Aquí vamos… eso se debe a cómo se considera el W. Algunas personas dicen que W es el trabajo realizado por el sistema y otras dicen que W es el trabajo realizado sobre el sistema.

Si W se define como el trabajo realizado por el sistema, entonces debes usar dU = δQ – δW.

Si W se define como el trabajo realizado sobre el sistema, entonces debes usar dU = δQ + δW.

¿Realmente importa si el trabajo es realizado por el sistema o realizado sobre el sistema?

Sí, importa. Vamos a entenderlo con un ejemplo.

El trabajo realizado por el sistema es de 10 Joules. Por lo tanto, el sistema gasta energía y, por lo tanto, la energía interna resultante debería disminuir.

dU = δQ – 10

Si el trabajo se realiza sobre el sistema por 10 Joules, entonces la energía interna aumentará.

dU = δQ – (-10) = δQ + 10

¿Ahora tiene sentido? Si aún no lo entiendes, deja tus comentarios en la sección de comentarios a continuación y te ayudaré a entenderlo.

Conclusión

Hemos discutido las dos afirmaciones de la primera ley de la termodinámica. Esta ley es teórica. En la práctica, no podemos construir un sistema cerrado que cumpla esta ley. No es posible construir una máquina que funcione sin pérdida de energía o que tenga un movimiento continuo sin una fuente de energía. Es una afirmación equivalente a la Máquina de Movimiento Perpetuo.

Una Máquina de Movimiento Perpetuo es una máquina hipotética que funcionaría indefinidamente sin una fuente de energía.

Preguntas frecuentes

1. ¿Qué es la primera ley de la Termodinámica?

   La primera ley de la Termodinámica es una versión de la Ley de Conservación de la Energía, que establece que la energía no puede ser creada ni destruida, solo puede ser transferida de una forma a otra.

2. ¿Qué es un sistema cerrado?

   Un sistema cerrado es aquel que no permite la transferencia de masa ni de energía hacia adentro o hacia afuera del sistema.

3. ¿Qué es un sistema abierto?

   Un sistema abierto es aquel en el que la transferencia de masa y energía es posible.

4. ¿Qué es un sistema aislado?

   Un sistema aislado es aquel en el que la transferencia de materia no es posible, pero la transferencia de energía en forma de calor puede ser posible.