Sintesis Termodinamica

La termodinámica ha existido a lo largo de los años, está presente en muchas cosas de la vida cotidiana y es básicamente la ciencia que estudia la energía y sus transformaciones. Esto viene siendo los diferentes tipos de energía que existen tales como cinética, potencial, eléctrica, química, nuclear, magnética entre otras. Varias de estas energías se presentan en los balances de energía. Esta ciencia aparece con la construcción de las primeras máquinas atmosféricas de vapor en Inglaterra en el año de 1697 efectuado por Thomas Savery y en el año 1712 por Thomas Newcomen.

En la materia de termodinámica, existen distintas leyes que forman los procesos termodinámicos, estos son:

Ley Cero (o principio cero) de la Termodinámica: ‘’Si dos sistemas están por separado en equilibrio con un tercero, entonces también deben estar en equilibrio entre ellos’’. ‘’Si tres o más sistemas están en contacto térmico y todos juntos en equilibrio, entonces cualquier par está en equilibrio por separado. El concepto de temperatura se basa en este principio cero’’

Primera Ley de la Termodinámica: ‘’Es una adaptación para la termodinámica de la ley de conservación de la energía. Se define la energía interna del sistema, E, como su energía respecto del SR del centro de masa’’. ‘’El trabajo necesario para cambiar el estado de un sistema aislado depende únicamente de los estados inicial y final, y es independiente del método usado para realizar el cambio’’. Por tanto, existe una función de estado que identificamos como la energía interna. El trabajo realizado sobre el sistema es W. Por tanto, el cambio de la energía interna durante una transformación adiabática es   ∆E = W. El sistema también puede variar su energía sin realizar trabajo mecánico, se transfiere de otra forma, como calor.

La conservación de energía será:     ∆E = Q + W.

Segunda Ley de la Termodinámica : La base de esta ley es el hecho de que si mezclamos partes iguales de dos gases nunca los encontraremos separados de forma espontánea en un instante posterior. Enunciado de Clausius: No hay ninguna transformación termodinámica cuyo único efecto sea transferir calor de un foco frío a otro caliente. Enunciado de Kelvin: No hay ninguna transformación termodinámica cuyo único efecto sea extraer calor de un foco y convertirlo totalmente en trabajo. La segunda ley proporciona la base para el concepto termodinámico de entropía. Principio de máxima entropía: Existe una función de estado de los parámetros extensivos de cualquier sistema termodinámico, llamada entropía S, con las siguientes propiedades: 1. Los valores que toman las variables extensivas son los que maximizan S consistentes con los parámetros externos.
2. La entropía de un sistema compuesto es la suma de las entropías de sus subsistemas. (2º y 3º postulados de Callen)

Tercera Ley de la Termodinámica: Terorema de Nerst:Una reacción química entre fases puras cristalinas que ocurre en el cero absoluto no produce ningún cambio de entropía. Enunciado de Nerst-Simon:El  cambio de entropía que resulta de cualquier transformación isoterma reversible de un sistema tiende a cero según la temperatura se aproxima a cero. Enunciado de Planck:Para T → 0,la entropía de cualquier sistema en equilibrio se aproxima a una constante que es independiente de las demás variables termodinámicas. Teorema de la inaccesibilidad del cero absoluto:No existe ningún proceso capaz de reducir la temperatura de un sistema al cero absluto en un número finito depasos.

4º Postulado de Callen: La entropía de cualquier sistema se anula en el estado para el cual.

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