Temperatura y las leyes de la termodinámica

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El concepto de temperatura está familiarizado al sensación de algo “frío” o algo “caliente”, no es sencillo de definir. Sin embargo la temperatura es una magnitud física que refleja la cantidad de calor de un cuerpo, de un objeto o del ambiente. Está relacionada con la energía interior de los sistemas termodinámicos, según el movimiento de sus partículas, a mayor energía, mayor temperatura.

 

Ley Cero

Es común observar que una taza de café caliente que se deja sobre la mesa se enfría después de un rato y que una bebida fría después de un tiempo se vuelve un tanto tibia.

Cuando un cuerpo entra en contacto con otro cuerpo que tiene diferente temperatura, el calor del cuerpo con mayor temperatura se transfiere al cuerpo de temperatura más baja hasta que los dos consigan tener la misma temperatura. Cuando logran tener la misma temperatura la transferencia de calor se detiene y se dice que ambos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico. 

La ley cero de la termodinámica establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercer objeto, todas están en equilibrio térmico.

Suena absurdo, pero es uno de los principios termodinámicos básicos. La ley cero de la termodinámica puede enunciarse del a siguiente forma: “dos cuerpos están en equilibrio térmico si indican la misma lectura de temperatura, aun cuando no se encuentren en contacto entre sí”. Claro que para conocer dicha lectura necesitaríamos de un termómetro.

Esta ley fue formulada y nombrada por R.H. Fowler (se apellida como cierto personaje de una serie nerd famosa) en el año de 1931.

Por ejemplo como cuando tratamos de bajar la temperatura de una persona colocando compresas de agua fría en su cuerpo, en realidad lo que se trate de conseguir es que el cuerpo de temperatura elevada transfiera la temperatura a la compresa que se encuentra a una temperatura muy baja para conseguir que se igualen las temperaturas.

Primera Ley de la termodinámica

La primera ley también es conocida como la ley de la conservación de la energía, esta declara que “la energía no puede crearse, ni destruirse; solo transformarse.” Entonces, toda la energía debe considerarse durante un proceso.

Como ejemplo, imagine el calentamiento de agua en una olla sobre la estufa. Si se enciende el fuego  debajo de  la olla, este comienza a transferir calor al agua (vamos a decir que le agrega 10kJ), hay cierta cantidad de calor que se disipa en el  aire (2kJ) entonces la cantidad total de calor transferida al agua será de 8 kJ.

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Segunda ley de la termodinámica

La segunda ley establece que “los procesos suceden en cierta dirección y que la energía tiene calidad y cantidad. Esta ley impone restricciones a la dirección de como se transfiere el calor. Esta dice que no es posible que el calor fluya de un cuerpo frío a uno mas caliente, no sin que se tenga la necesidad de producir un trabajo que pueda generar (forzar) este flujo. También indica que las diferencias entre un sistema y sus alrededores tienden a igualarse es decir que hay perdidas de calor en el sistema. 

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Tercera ley de la termodinámica

La última y no por ello la menos importante, está ley establece que es imposible conseguir el cero absoluto de la temperatura, cuyo valor es de -273.15°C. Alcanzar esta temperatura sería romper con la segunda ley que dice que todo proceso tiene perdidas de calor, afectado su eficiencia, la cual nunca sería del 100% de efectividad.

 

El objetivo es darles a conocer mi versión de estas leyes para futuras referencias, espero les sirva.

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