Primera ley de la termodinámica
También conocido como principio de conservación de la energía para la termodinámica,
establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la
energía interna del sistema cambiará. Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor
como la energía necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias
entre trabajo y energía interna. Fue propuesta por Antoine Lavoisier.
La ecuación general de la conservación de la energía es la siguiente:
Eentra − Esale = ΔEsistema
Que aplicada a la termodinámica teniendo en cuenta el criterio de signos termodinámico,
queda de la forma:
Segunda ley de la termodinámica
Esta ley regula la dirección en la que deben llevarse a cabo los procesos termodinámicos y,
por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario (por ejemplo, que una
mancha de tinta dispersada en el agua pueda volver a concentrarse en un pequeño volumen).
También establece, en algunos casos, la imposibilidad de convertir completamente toda la
energía de un tipo en otro sin pérdidas. De esta forma, La Segunda ley impone restricciones
para las transferencias de energía que hipotéticamente pudieran llevarse a cabo teniendo en
cuenta sólo el Primer Principio. Esta ley apoya todo su contenido aceptando la existencia de
una magnitud física llamada entropía tal que, para un sistema aislado (que no intercambia
materia ni energía con su entorno), la variación de la entropía siempre debe ser mayor que
cero.
Debido a esta ley también se tiene que el flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional,
desde los cuerpos a temperatura más alta a aquellos de temperatura más baja.
Tercera ley de la termodinámica
La Tercera de las leyes de la termodinámica, propuesto por Walther Nernst, afirma que es
imposible alcanzar una temperatura igual al cero absoluto mediante un número finito de
procesos físicos. Puede formularse también como que a medida que un sistema dado se
aproxima al cero absoluto, su entro pía tiende a un valor constante específico. La entropía de
los sólidos cristalinos puros puede considerarse cero bajo temperaturas iguales al cero
absoluto. No es una noción exigida por la Termodinámica clásica, así que es probablemente
inapropiado tratarlo de “ley”.
Es importante recordar que los principios o leyes de la Termodinámica son sólo
generalizaciones estadísticas, válidas siempre para los sistemas microscópicos pero
inaplicables a nivel cuántico. El demonio de Maxwell ejemplifica cómo puede concebirse un
sistema cuántico que rompa las leyes de la Termodinámica.
Asimismo, cabe destacar que el primer principio, el de conservación de la energía, es la más
sólida y universal de las leyes de la naturaleza descubiertas hasta ahora por la ciencia.
Ley cero de la termodinámica
El equilibrio termodinámico de un sistema se define como la condición del mismo en el cual
las variables empíricas usadas para definir un estado del sistema (presión, volumen, campo
eléctrico, polarización, magnetización, tensión lineal, tensión superficial, entre otras) no son
dependientes del tiempo. A dichas variables empíricas (experimentales) de un sistema se les
conoce como coordenadas termodinámicas del sistema.
A este principio se le llama del equilibrio termodinámico. Si dos sistemas A y B están en
equilibrio termodinámico, y B está en equilibrio termodinámico con un tercer sistema C,
entonces A y C están a su vez en equilibrio termodinámico. Este principio es fundamental, aun
siendo amplia mente aceptado, no fue formulado formalmente hasta después de haberse
enunciado las otras tres leyes. De ahí que recibe la posición 0.
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