1. LE
EYES DE LA TERMOD
A DINAMICA
Principio cero de la termod
d dinámica
Este principio o ley cero, establece que existe una dete
e e erminada ppropiedad ddenominada temperatura a
empírica θ, que es común para todos lo estados de equilibrio termodinám
p os d mico que se encuentren en equilibrio
o
mutu con uno dado.
uo d
En p
palabras llan
nas: «Si pon en conta
nes acto un objet frío con o
to otro caliente, ambos evo
olucionan ha
asta que sus
s
temp
peraturas se igualan».
e
Tiene una gran importancia experiment «pues pe
a tal ermite consttruir instrumentos que m
midan la tem
mperatura de
e
un sistema» per no resulta tan importa
ro ante en el ma
arco teórico de la termoddinámica.
El eq
quilibrio term
modinámico de un siste ema se defin como la condición d mismo e el cual l
ne del en las variables
s
empíricas usada para def
as finir o dar a conocer un estado de sistema (presión, vol
n el lumen, campo eléctrico o,
polarización, magnetización tensión lineal, tensión superfic
n, cial, coordeenadas en el plano x, y) no son
, n
depeendientes de tiempo. El tiempo es un parámetro cinético, asociado a nivel micros
el scópico; el c
cual a su vezz
esta dentro de la físico quím mica y no es parámetro debido a q
s o que a la term
modinámica solo le inter resa trabajar
con un tiempo in nicial y otro final. A dich variables empíricas (experimen
has s ntales) de un sistema se las conoce
n e e
como coordenad térmicas y dinámica del sistem
das s as ma.
Este principio fu
e undamental, aún siendo ampliamente aceptado no fue form
o, mulado form malmente ha
asta después
s
de haberse enun nciado las ot
tras tres leye De ahí que recibiese el nombre de principio cero.
es. q e o
Prim
mera ley de la termodin
námica
Tammbién conocida como pri
incipio de co
onservación de la energ para la te
gía ermodinámica , estable que si se
ece e
realiz trabajo sobre un sistema o bien éste in
za s b ntercambia c calor con o
otro, la ener
rgía interna del sistema
a
cambiará.
En p
palabras llanas: "La ener
rgía ni se cre ni se des
ea struye: Solo s transform
se ma".
Visto de otra fo
o orma, esta ley permite definir el caalor como la energía n
a necesaria qu debe inte
ue ercambiar el
e
siste
ema para co ompensar la diferencia entre trab
as as bajo y energ interna. Fue propue
gía esta porNicoolas Léonardd
Sadi Carnot en 1824, en su obra Refl
i s lexiones sobre la pote
encia motriz del fuego y sobre la máquinas
z as s
adeccuadas para desarrollar esta potenc en la qu expuso lo dos prime
a cia, ue os eros principios de la termodinámicaa.
Esta obra fue incomprend
a dida por lo científico de su é
os os época, y mmás tarde f fue utilizada por Rudol
a lf
Clauusius y Lord Kelvin para formular, de una maner matemátic las base de la term
e ra ca, es modinámica.
La ecuación gen
neral de la co
onservación de la energ es la sigu
n gía uiente:
Que aplicada a la termodiná
l ámica tenien en cuent el criterio de signos te
ndo ta ermodinámic queda de la forma:
co, e
Dond U es la energía inter del siste
de e rna ema (aislado Q es la c
o), cantidad de calor aporta al sistem y W es el
ado ma e
traba realizado por el siste
ajo o ema.
Esta última exp
a presión es igual de fre
i ecuente enc contrarla en la forma ∆ = Q + W Ambas e
∆U W. expresiones
s,
apar
rentemente contradictorrias, son cor rrectas y su diferencia está en que se aplique el convenio de signos
u e e s
IUPA o el Trad
AC dicional (véase criterio de signos termodinámico o).

2. Segunda ley de la termodinámica
Esta ley marca 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, de tal manera 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 de mayor temperatura hacia los de menor temperatura, hasta lograr un equilibrio térmico.
La aplicación más conocida es la de las máquinas térmicas, que obtienen trabajo mecánico mediante aporte
de calor de una fuente o foco caliente, para ceder parte de este calor a la fuente o foco o sumidero frío. La
diferencia entre los dos calores tiene su equivalente en el trabajo mecánico obtenido.
Existen numerosos enunciados equivalentes para definir este principio, destacándose el de Clausius y el de
Kelvin.
Enunciado de Clausius
En palabras de Sears es: «No es posible ningún proceso cuyo único resultado sea la extracción de calor de un
recipiente a una cierta temperatura y la absorción de una cantidad igual de calor por un recipiente a
temperatura más elevada».
Enunciado de Kelvin
No existe ningún dispositivo que, operando por ciclos, absorba calor de una única fuente (E.absorbida), y lo
convierta íntegramente en trabajo (E.útil).
Enunciado de Kelvin—Planck
Es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no produzca otro efecto que la
absorción de energía desde un depósito, y la realización de una cantidad igual de trabajo.
Otra interpretación
Es imposible construir una máquina térmica cíclica que transforme calor en trabajo sin aumentar la energía
termodinámica del ambiente. Debido a esto podemos concluir, que el rendimiento energético de una máquina
térmica cíclica que convierte calor en trabajo, siempre será menor a la unidad, y ésta estará más próxima a la
unidad, cuanto mayor sea el rendimiento energético de la misma. Es decir, cuanto mayor sea el rendimiento
energético de una máquina térmica, menor será el impacto en el ambiente, y viceversa.
Tercera ley de la termodinámica
La tercera de las leyes de la termodinámica, propuesta 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. 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 remarcar que los principios o leyes de la termodinámica son válidas siempre para los sistemas
macroscópicos, pero inaplicables a nivel microscópico. La idea del demonio de Maxwell ayuda a comprender
los límites de la segunda ley de la termodinámica jugando con las propiedades microscópicas de las partículas
que componen un gas.

3. Siste
ema termod
dinámico.
Se p
puede definir un sistema como un co
r a onjunto de materia, que está limitad por una s
m e do superficie, qu le pone el
ue e
obseervador, real o imaginar Si en el sistema no entra ni sa materia, se dice que se trata de un sistema
ria. o ale e e a
cerra
ado, o siste
ema aislado si no hay intercambio de mater y energ
o o ria gía, depend
diendo del c caso. En la
a
naturaleza, encoontrar un sistema estric
ctamente ai islado es, p lo que s
por sabemos, im
mposible, pe podemos
ero s
hace aproximac
er ciones. Un sistema del que sale y/o entra mate ria, recibe e nombre de abierto. Po
s q el e onemos unoss
ejem
mplos:
 Un sistema abier es cuand existe un intercambio de masa y de energía con los alre
rto: do n o a ededores; es
s
por ejemplo, un coche. Le ec
e c chamos com
mbustible y é desprende diferentes gases y calo
él e or.
 Un sistema cerra
ado: es cuando no exis un interc ambio de m
ste masa con el medio circu
undante, sólo
o
se pu
uede dar un intercambio de energía un reloj d cuerda, n introducim ni sacamos materia
n o a; de no mos a
de él. Solo precis un aporte de energía que emplea para medir el tiempo.
sa e a a r
 Un sistema ais
s slado: es cuando no existe el iintercambio ni de ma
c asa y energ
gía con los
s
alred
dedores; ¿Có
ómo encontr
rarlo si no podemos inte
p eractuar con él? Sin em
n mbargo un te
ermo lleno de
e
comida caliente es una apr
roximación, ya que el e
envase no p
permite el in
ntercambio d materia e
de
intenta impedir que la energ (calor) salga de él. El universo es un sist
q gía s o tema aislado, ya que la
a
varia
ación de energía es cero
o
Med externo
dio
Se llama medio externo o ammbiente a to aquello que no está en el sistem pero que puede influ en él. Po
odo á ma e uir or
ejem
mplo, consideremos una taza con agua, que está siendo calentada p un mec
a a e por chero. Consideremos un
n
siste
ema formado por la taza y el agua, entonces el medio está f
o e m formado por el mechero el aire, etc
r o, c.
Equilibrio térmico
Toda sustancia por encima de los 0 kelvin (-27
a a 73,15 °C) emmite calor. Si dos sustancias en contacto se e
encuuentran a diiferente tem
mperatura, una de ellas emitirá má s calor y ca
alentará a la más fría. El equilibrio
a o
térm
mico se alcan cuando ambas emite y reciben la misma c
nza a en, n cantidad de calor, lo que iguala su te
e emperatura.
 N
Nota: estrictamente serí la misma cantidad de calor por g
ía e gramo, ya qu una mayo cantidad de sustancia
ue or a
e
emite más calor a la mis
sma tempera
atura.