Primera ley de la termodinámica

Termodinámica

Es la rama de la Física que trata del estudio de los sistemas macroscópicos y de la interconversión de las distintas formas de energía.

Sistema termodinámico

Es una porción de materia bien definida que está limitada por una superficie cerrada, real o imaginaria llamada frontera, y que interactúa con sus alrededores.

UNIVERSO

SISTEMA

Primera ley de la termodinámica

Establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará.

Colaboradores

Antonie Lavoisier(1785)

Sadi Carnot (1824)

Rudolf Caulsius(1850)

William Thomson

(1851)

Un ejemplo claro sucede en el motor de un automóvil, se genera calor por la reacción química entre el oxigeno y la gasolina vaporizada en los cilindros del motor. Cuando el gas se calienta, este empuja los pistones de los cilindros, efectuando así un trabajo mecánico que se utiliza para lograr que el vehículo de ponga en movimiento y pueda desplazarse.

Esto se explica de mejor manera con la ley de la conservación de la energía:

“La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”

Energía

CalorTrabajo

La ley hace referencia a que al cambiar la energía interna del sistema, se produce calor y un trabajo, o viceversa, si le aplica un calor o un trabajo, aumenta la energía interna del sistema.

Fórmula

ΔQ = ΔU + ΔW

Q = CalorU = Energía InternaW = Trabajo.

ΔQ + = Si el sistema se le suministra calorΔQ - = Sí el sistema sede calorΔW + = Si el sistema realiza el trabajoΔW - = Si al sistema le realiza algún trabajo.ΔU + = Es positivo, y si disminuye su temperatura es negativo

Ejemplo

¿Cuál es el incremento en la energía interna de un sistema si se le suministran 800 calorías de calor y se le aplica un trabajo de 500 Joules?1.- Convertimos las calorías a Joules, entonces, 800 cal = 3360 J2.- Despejamos la energía interna de la fórmula. ΔU = ΔQ - ΔW3.- Sustituimos los datos, cuidando los signos, ΔU = 3360 J - (-500 J )4.- El resultado es ΔU = 3860 J de energía interna.

Conclusión

Al aplicar cualquier tipo de energía a un sistema, la energía interna de este deberá cambiar proporcionalmente a la energía aplicada, cumpliéndose la ley de la conservación de la energía