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Primera, segunda y tercera ley de la termodinámica

La termodinámica es una rama de la física que estudia la interacción del calor y otras manifestaciones de energía a nivel macroscópico. Dentro de esta disciplina existen leyes o principios que tratan  de definir cómo tienen lugar las transformaciones de energía según un sistema con restricciones implícitas.

Primera ley Segunda ley Tercera ley
Postulado por: Nicolas Léonard Sadi Carnot, Rudolf Clausius y Lord Kelvin. Marcos Favela, Clapeyron, Clausius, Lord Kelvin, Ludwig Boltzmann y Max Planck. Walther Nernst.
Enunciado “El cambio en la energía interna de un sistema cerrado, \Delta U, será igual a la energía agregada al sistema mediante calentamiento, menos el trabajo efectuado por el sistema sobre los alrededores”. “La entropía total de cualquier sistema más la de sus alrededores aumenta como resultado de cualquier proceso natural”. “La entropía tiende a un valor constante mínimo cuando la temperatura tiende al cero absoluto. Para un elemento puro, este valor mínimo es cero, pero para todas las demás sustancia no es menor que cero, y posiblemente sea mayor”.
Fórmula \Delta U = Q - W

 

Donde:

Q; calor neto agregado al sistema.

W: trabajo neto realizado por el sistema.

 dS \geq \frac{\delta Q}{T}

 

Donde:

S: entropía

Q: calor transferido al sistema.

T: temperatura de equilibrio.

 \Delta S=\sum \frac{\delta Q}{T} = 0

 

Donde:

S: entropía.

Q: calor transferido al sistema.

T: temperatura de equilibrio.
Otros nombres Primer principio de la termodinámica y Principio termodinámico de la conservación de energía. Segundo principio de la termodinámica. Tercer principio de la termodinámica.
Ejemplos
  • Cuando un motor quema combustible, transforma la energía almacenada dentro de los enlaces químicos del combustible en trabajo mecánico y calor.
  • Cuando una persona corre convierte la energía que obtuvo de los alimentos en el trabajo necesario para correr, otra parte se convierte en el calor que eleva la temperatura del cuerpo.
  • Cuando una taza de café se deja sobre la mesa se enfriará conforme pasa el tiempo porque queda en equilibrio térmico con el entorno.
  • Cuando una persona está en un lugar cerrado con muchas personas tiende a sudar, este sudor se vuelve más desordenado y se transfiere en forma de calor al aire.
  • Cuando se congela un alimento, así esté muy frío, sus átomos siempre estarán en movimiento.
  • Los superfluidos existen a muy bajas temperaturas puesto que la materia pierde la fricción interna entre sus moléculas, es decir, su viscosidad. El helio es la única sustancia que a temperaturas cercanas al cero absoluto es líquido.