Leyes de la termodinámica

Entropia del universo

Seguramente habrás oído alguna vez el concepto de las leyes de la termodinámica. También se le conoce por los principios de la termodinámica. Estos hacen referencia a las formulaciones más elementales de esta rama de la física. Es como si fuera el padre nuestro en cuanto a la base de todo. Son un conjunto de fórmula situaciones que se encargan de describir el comportamiento de los llamados sistemas termodinámicos. Estos sistemas son una porción del universo aislado de forma teórica para poder hacer estudios y comprender todo aquello que concierne a la física fundamental como lo son la temperatura, energía y entropía.

En este artículo vamos a explicarte todo lo que debes saber sobre las leyes de la termodinámica.

Leyes de la termodinámica

Entropia

Existen 4 leyes de la termodinámica y están enumeradas desde el cero hasta el tres punto estas leyes sirven para poder comprender todas las leyes físicas de nuestro universo así como la imposibilidad de que ciertos fenómenos se ven en nuestro mundo.

Estas leyes tienen distinto o origen. Algunas fueron formuladas a partir de los anteriores. La última ley de la termodinámica conocida es la ley cero. Estas leyes están permanente en todos los estudios e investigaciones que se realizan en los laboratorios. Son imprescindibles para poder comprender el funcionamiento de nuestro universo. Vamos a describir una a una cuáles son las leyes de la termodinámica.

Primera ley de la termodinámica

Importancia de las leyes de la termodinámica

Esta ley dice que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo transformarse. Esto se le conoce también como ley de la conservación de la energía. Prácticamente nos está indicando que en cualquier sistema físico aislado de su entorno la energía en toda su cantidad será siempre la misma. A pesar de que la energía se puede transformar de una u otra forma en otros tipos de energías, la totalidad de toda esta energía siempre es la misma.

Vamos a poner un ejemplo para entenderlo mejor. Siguiendo este principio, si suministramos una cantidad energía determinada en forma de calor a un sistema físico, la cantidad total de la energía podrá calcularse hallando la diferencia que hay entre el incremento de su energía interna más el trabajo efectuado por el sistema en sus alrededores. Es decir, la diferencia que haya entre la energía que posee el sistema en ese momento y el trabajo que ha efectuado será la energía calórica que se desprende. Sin embargo, si sumamos toda energía total del sistema, aunque parte de ella se haya transformado como calor, la suma total de energía del sistema es la misma.

Segunda ley de la termodinámica

Esta ley dice lo siguiente: dado el tiempo suficiente, todos los sistemas tenderán eventualmente al desequilibrio. Este principio es conocido también por el nombre de ley de la entropía. Se puede resumir de la siguiente manera. La cantidad entropía que existe en el universo tiende a incrementarse con el paso del tiempo. La entropía de un sistema es lo que mide el grado de desorden del mismo. Es decir, la segunda ley de la termodinámica nos está diciendo que el grado de desorden de los sistemas aumenta una vez hayan alcanzado el punto de equilibrio. Esto o quiere decir que si le damos el tiempo suficiente a un sistema tendrá eventualmente al desequilibrio.

Esta es la ley que se encarga de explicar la irreversibilidad de algunos fenómenos físicos. Por ejemplo, nos ayuda a explicar el por qué un papel se ha quemado un papel no puede volver a su forma original. En este sistema conocido como el papel y el fuego el desorden se ha incrementado a tal punto que no se puede volver a su origen. En esta ley se introduce la función de estado de entropía que en el caso de los sistemas físicos es la que se encarga de representar el grado de desorden y su inevitable pérdida de energía.

Todo esto actúa con la entropía vinculando al grado de energía que no se puede utilizar por un sistema por lo que se pierde al medio ambiente. Esto ocurre si se trata de un cambio de estado de equilibrio. El último grado de equilibrio tendrá más entropía el primero. Esta ley establece que el cambio de la entropía será siempre igual o mayor a la transferencia de calor dividido por la temperatura del sistema. La temperatura en este caso es una variable importante para definir la entropía del sistema.

Para entender el segundo principio de la termodinámica vamos a poner un ejemplo. Si quemamos una cantidad determinada de materia y la bola juntamos con la cenizas resultantes podemos comprobar que hay menos materia que en el estado inicial. Esto es debido a que la materia se ha convertido en gases que no se pueden recuperar y que tienen a la dispersión y el desorden. Es así como vemos que en el estado uno había al menos entropía que en el estado dos.

Tercera ley de la termodinámica

Leyes de la termodinámica

Esta ley dice lo siguiente: al llegar al cero absoluto los procesos de los sistemas físicos se detienen. El cero absoluto es la temperatura más baja a la que podemos estar. En este caso, medimos la temperatura en grados kelvin. De esta forma se plantea que la temperatura y el enfriamiento provocan que la entropía del sistema se ha llevado al cero absoluto. En estos casos se trata más como una constante definida. Cuando se llega al cero absoluto los procesos de los sistemas físicos se detiene. Por ende, la entropía tendrá un valor mínimo pero constante.

Llegar al cero absoluto o no es algo fácil. El valor del cero absoluto en grados kelvin es cero pero si lo utilizamos en la medida de escala de temperaturas Celsius es de -273.15 grados.

Ley cero de la termodinámica

Esta ley fue la última en postularse y dice lo siguiente: si A = C y B = C, entonces A= B. Esto establece los preceptos básicos y fundamentales de las otras tres leyes de la termodinámica. Es la que supone el nombre de ley del equilibrio térmico. Es decir, si los sistemas están en equilibrio térmico de forma independiente con otros sistemas deberán estar en equilibrio térmico entre sí. Esta ley permite establecer el principio de la temperatura. Este principios sirve para comparar la energía térmica de dos cuerpos distintos se encuentran en equilibrio térmico entre sí. Si estos dos cuerpos tienen un equilibrio térmico estará innecesariamente a la misma temperatura. Si por el contrario ambos cambia el equilibrio térmico con un tercer sistema, lo estarán también entre sí.

Espero que con esta información puedan conocer más acerca de las leyes de la termodinámica.

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