1. La termodinámica es una rama de la física que estudia los efectos
de los cambios de la temperatura, presión y volumen de los
sistemas físicos a un nivel macroscópico.
Para tener un mayor manejo especificaremos que calor significa "energía en tránsito" y
dinámica se refiere al "movimiento", por lo que, en esencia, la termodinámica estudia la
circulación de la energía y cómo la energía infunde movimiento.
También conocida como principio de conservación
LEYES DE LA PRIMERA LEY de la energía para la termodinámica, establece que
si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste
TERMODINÁMICA intercambia calor con otro, la energía interna del
Eentra − Esale = sistema cambiará. Visto de otra forma, esta ley
permite definir el calor como la energía necesaria
ΔEsistema que debe intercambiar el sistema para compensar
SEGUNDA LEY las diferencias entre trabajo y energía interna.
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.
TERCERA 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 entropía tiende a un valor
constante específico.
Estado de un sistema
Equilibrio térmico
Un sistema que puede describirse en función de
coordenadas termodinámicas se llama sistema
Toda sustancia por encima de los 0º Kelvin (-273.15º
termodinámico y la situación en la que se
Centígrados) emite calor. Si 2 sustancias en encuentra definido por dichas coordenadas se
contacto se encuentran a diferente temperatura, llama estado del sistema.
una de ellas emitirá más calor y calentará a la más
fría. El equilibrio térmico se alcanza cuando ambas Equilibrio térmico
emiten, y reciben la misma cantidad de calor, lo que
Un estado en el cual dos coordenadas
iguala su temperatura. termodinámicas independientes X e Y
permanecen constantes mientras no se
Variables termodinámicas modifican las condiciones externas se dice que
se encuentra en equilibrio térmico. El equilibrio
térmico se presenta cuando dos cuerpos con
Las variables que tienen relación con el estado temperaturas diferentes se ponen en contacto,
interno de un sistema, se llaman variables y el que tiene mayor temperatura cede calor al
termodinámicas o coordenadas termodinámicas, y
entre ellas las más importantes en el estudio de la
termodinámica son:
• la masa
• el volumen
• la densidad

2. Se dice que un sistema pasa por un proceso termodinámico, o
PROCESOS TERMODINÁMICOS transformación termodinámica, cuando al menos una de las
coordenadas termodinámicas no cambia. Los más importantes son:
• Procesos isotérmicos: son procesos en los que la temperatura no cambia.
• Procesos Isobáricos: son procesos en los cuales la presión no varía.
• Procesos Isócoros: son procesos en los que el volumen permanece constante.
• Procesos adiabáticos: son procesos en los que no hay transferencia de calor alguna.
Por ejemplo, dentro de un termo donde se echan agua caliente y cubos de hielo, ocurre un proceso adiabático,
ya que el agua caliente se empezará a enfriar debido al hielo, y al mismo tiempo el hielo se empezará a
derretir hasta que ambos estén en equilibrio térmico, sin embargo no hubo transferencia de calor del exterior del
termo al interior por lo que se trata de un proceso adiabático.
RENDIMIENTO El rendimiento térmico o eficiencia de una máquina térmica es una
TÉRMICO magnitud de proceso y adimensional, definida como el cociente de la
energía que deseamos obtener de dicha máquina y la energía que se
debe transferir para su funcionamiento. Se designa con la letra griega η:
CÁLCULO DEL RENDIMIENTO PARA
LAS DISTINTAS MÁQUINAS
El motor térmico recibe un calor, Qc, de un foco o
fuente caliente, efectúa un trabajo, W, y debe ceder
calor, Qf, a un foco frío. Para que la energía se
conserve debe cumplirse que Qc = W + Qf. El
rendimiento es por lo tanto
donde se cumple que 0<η<1.
La bomba térmica o de calor es capaz de transferir una energía
calorífica, Qc, a un foco caliente desde una fuente fría de la que
absorbe un calor, Qf, si se realiza un determinado trabajo, W, sobre
la máquina. Este proceso es justo el opuesto al realizado por el
motor térmico, es por ello que también debe cumplirse la relación
Qc = W + Qf. El rendimiento es:
y se tiene que η>1.
El refrigerador funciona exactamente igual que la
bomba térmica pero como el interés de ésta donde ahora η>0
máquina es enfriar, la transferencia de energía
deseada es Qf y el rendimiento queda como:

3. TEOREMA DE CARNOT
Carnot en 1824 demostró que el rendimiento de alguna máquina térmica que tuviese la máxima eficiencia
posible y que operase entre dos termostatos (focos con temperatura constante), dependería sólo de las
temperaturas de dichos focos. Por ejemplo, el rendimiento para un motor térmico de Carnot viene dado por:
donde Tc y Th son las temperaturas del termostato frío y del termostato caliente, respectivamente, medidas
en Kelvin.
Este rendimiento máximo es el correspondiente al de una máquina térmica reversible, la cual es sólo una
idealización, por lo que cualquier máquina térmica construida tendrá un rendimiento menor que el de una
máquina reversible operando entre los mismos focos.
DILATACIÓN TÉRMICA
La dilatación térmica corresponde al efecto de que las sustancias se "agrandan" al aumentar la temperatura.
En objetos sólidos, la dilatación térmica produce un cambio en las dimensiones lineales de un cuerpo,
ENTALPIA
Entalpía es una magnitud de termodinámica simbolizada con la letra H, la variación de
entalpía expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un
sistema termodinámico, o, lo que es lo mismo, la cantidad de energía que tal sistema
puede intercambiar con su entorno.
Donde:
• H es la entalpía (en julios).
• U es la energía interna (en julios).
• p es la presión del sistema (en pascales).
• V es el volumen del sistema (en metros
ENTROPÍA
La entropía describe lo irreversible de los sistemas termodinámicos. En
termodinámica, la entropía (simbolizada como S) es la magnitud física que mide la
parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo. Es una función de
estado de carácter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso
de un proceso que se dé de forma natural. La palabra entropía procede del griego
EXERGÍA
La exergía es una magnitud termodinámica que indica el máximo
trabajo teórico que se puede alcanzar por la interacción
espontánea entre el sistema cerrado y entorno. Informa de la
utilidad potencial del sistema como fuente de trabajo.