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INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA | NOCIONES BÁSICAS

La termodinámica es una ciencia maravillosa, que estudia un montón de cosas importantes.

Desde sus orígenes, su objetivo es el de mejorar la vida del hombre.

En qué consiste la Termodinámica

Consiste en comprender cómo se mueven las energías, para aprovechar este movimiento.

Básicamente es una ciencia que sirve para esclavizar la realidad y sacar un provecho de ella.

Formalmente hablando, podemos definirla como:

La ciencia que estudia los intercambios de energía entre las diferentes partes del universo.

Y de forma un poco más realista:

Búsqueda y comprensión de los secretos mágicos para aprovechar las cosas de la vida y mejorar la comodidad del ser humano.

Para responder a la pregunta:

¿En qué consiste la termodinámica?

Podríamos decir que consiste en algo tal que así:

Empezaremos por comprender una serie de conceptos básicos.

Conceptos básicos de termodinámica

Para empezar a nadar dentro de los nuevos conocimientos, se hace necesaria la introducción de una serie de conceptos.

Vamos a ver en qué consisten.

¿Qué es un sistema termodinámico?

Una región del espacio que ha decidido observarse.

Un sistema termodinámico puede ser cualquier cosa que se está estudiando.

Si quiero analizar la situación energética de un zapato, mi sistema termodinámico es El Zapato.

Podría ser también un queso, una habitación, una ciudad, un tornillo o media naranja.

Cualquier cosa.

Lo que nos interese estudiar en cada momento.

Nosotros decidimos qué queremos analizar, y decimos que ese es nuestro sistema termodinámico.

¿Qué es el entorno?

El entorno de un sistema termodinámico es su alrededor.

El entorno queda separado del sistema termodinámico mediante de la frontera, el límite que separa a ambas cosas.

Este límite puede ser algo que existe o simplemente un límite imaginario que nosotros definimos.

Por ejemplo, si decidimos que nuestro sistema termodinámico va a ser un gran fuego en el salón de mi casa, porque quiero analizar la situación desde un punto de vista termodinámico…

La definición del concepto de entorno se hace necesaria porque cuando analizamos un sistema termodinámico normalmente tenemos que tener en cuenta qué pasa alrededor.

Es importante saberlo porque es precisamente eso lo que vamos a estudiar, ¿verdad?

Según la posibilidad de intercambio de energía entre un sistema termodinámico y su entorno, los clasificamos en diferentes tipos:

Tipos de sistemas termodinámicos:

Ups… demasiadas palabras.

Que si energía por aquí, materia por allá y trabajo por el otro lado.

¿Qué son todas estas cosas?

Energía

La energía es acción, movimiento, ganas y voluntad de cambio.

Imagina la energía como la salsa de la vida.

Todo lo que existe, es una consecuencia de la energía.

La energía está en todos lados, pero disfrazada de diferentes formas.

La energía es vibración, y según cómo vibre cada cosa, tenemos un queso, una nube o un haz de rayos-x.

Quizás te resulte interesante pensar sobre la pregunta:

¿Qué no es energía?

Y verás que, exacto, todo lo es.

Desde un tren hasta el ojo del conductor hasta el sonido que hace el chirriar de los frenos.

Materia

La materia es energía que está en forma de algo palpable, físicamente visible.

La luz es energía, una onda de radio es energía, un color que choca en el ojo es energía.

Cuando la energía se aprieta muy bien y se organiza de forma super mega fantástica perfecta, tenemos materia.

La energía se organiza constituyendo micro-partículas, que a su vez se organizan constituyendo átomos, que a su vez se organizan constituyendo moléculas y que a su vez se organizan constituyendo lo que llamamos materia.

El rabo de una rata es materia, también un cepillo de dientes, una gota de agua o un edificio entero.

Ocupa un espacio físico.

La materia es una forma especial de energía.

Energía Interna

Se define la energía interna de un sistema termodinámico como la suma de su energía cinética y potencial.

Cinética y potencial son dos formas de energía fundamentales en la física, que hacen referencia a la velocidad y la posición de las cosas.

Dicho de otro modo,

La energía interna de una cosa – sistema termodinámico – es una medición de la capacidad de esta cosa para realizar cambios en el universo.

Véase la energía interna como la salsa de vida acumulada dentro del sistema termodinámico.

El fuego en mi salón tendrá una energía interna y el pie de una rana tendrá otra.

También puedes mirar la energía interna como la cantidad de dinero ahorrado que tiene un sistema termodinámico.

El fuego super mega guay en mi salón es capaz de hacer arder todo el edificio, tiene un poder energético, una energía interna, muy muy super mega termodinámicamente grande.

Un cubito de hielo sin embargo el pobrecito todo lo que sabe hacer es derretirse y mojarme el suelo.

Unos tienen más, otros menos.

¿Puede cambiar la energía interna?

Espera que no lo sé.

Misma pregunta: ¿Puedes cambiar la cantidad de dinero ahorrado en tu bolsillo?

Sí.

La energía interna sí puede cambiar, cuando esta energía se va a otro sitio, o cuando viene energía nueva de fuera.

¿Y cómo se va la energía de un sitio a otro?

Moviéndose.

Cuando se mueven las energías de un sistema termodinámico a otro, hablamos de transferencia energética.

Los que han empezado a darle forma a la termodinámica, han definido dos tipos fundamentales de transferencia energética.

Transferencia en forma de calor y transferencia en forma de trabajo.

¿Por qué eso es así?

Porque al Ser Humano le interesa estar calentito y que se mueva el tren.

Nuestro punto de vista está centrado en construir máquinas que jueguen con la temperatura y que se muevan, que hagan el trabajo por nosotros.

Podría haber sido de otra forma, pero así es.

Calor

El calor es una transferencia de energía interna en forma de excitación.

Todas las sustancias están formadas por átomos y moléculas que son energía en movimiento.

Cuando la excitación de unas partículas se traslada a otra, se está intercambiando energía interna en forma de calor.

No podemos decir que un sistema termodinámico tiene calor.

Un sistema termodinámico tiene energía interna, y parte de esa energía interna se puede intercambiar con el entorno en forma de calor.

No se puede medir el calor directamente.

Pero sí que podemos medir su consecuencia: Temperatura.

Temperatura

La temperatura es una consecuencia del calor.

¿Qué?

Pues que temperatura y calor son cosas diferentes.

Diferencia entre calor y temperatura

La diferencia entre el calor y la temperatura es la misma que la diferencia entre el concepto de distancia y un metro.

Ah, vale.

Trabajo

El trabajo es primo hermano del calor.

Es también una transferencia de energía de un sistema termodinámico a otro.

Es parte de la energía interna que podemos ver en funcionamiento, por decirlo de alguna forma.

El movimiento del eje de un ventilador es energía interna que se transfiere en forma de trabajo.

Si el calor es la energía que está bailando excitadamente, el trabajo es la energía que está empujando cosas.

¿Y qué pasa con todo esto?

Pues pasan muchas cosas.

Que todos estos conceptos están saltando de un sitio a otro, jugando al juego de la vida.

No hay muchas reglas pero sí que hay una serie de patrones que se cumplen siempre.

Algunos de estos patrones se van descubriendo poco a poco y se le dan nombres.

Pues así va eso.

Eso es termodinámica.

Dinamismo energético.

Baile de energía.

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Índice: Aprender Termodinámica paso a paso.

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