Primera ley de la Termodinámica | Explicación Fácil

Primera ley de la Termodinámica | Explicación Fácil

Para entender bien la primera ley de la termodinámica, hay que entender antes los conceptos que ya hemos visto en el primer capítulo.

Recordar: Energía Interna, Calor y Trabajo.

Sabemos que la energía interna es la salsa de vida que hay en el sistema termodinámico, y que el calor y el trabajo son dos formas distintas en las que esta salsa se intercambia con el medio, se transfiere.

¿Qué dice la primera ley de la termodinámica?

Pues dice una cosa que ya habrás escuchado muchas veces.

La energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma.

Vale.

¿Y cómo nos tragamos eso?

Pues para empezar, con mediciones.

Y no olvidemos que medir es comparar.

Nos inventamos un elemento de comparación, conocido también como unidad.

Y comparamos cuántas veces se repite esa unidad.

Ejemplo del significado de medir:

Si te digo que para mí un Patajulio es la energía que permite a una pierna de un ser humano estándar accionar una super patada en el culo,

…y tengo un sistema que ha realizado quince patadas, podemos afirmar que ese sistema ha transferido quince Patajulios de energía.

Pues lo mismo pasa con el calor y el trabajo.

Podemos medir cuánta energía se transfiere en forma de calor y trabajo, haciendo una comparación con respecto a las unidades de medida de energía.

¿Y qué pasa con todo esto?

Pues pasa mucho.

Para empezar, pasa que tenemos un sistema termodinámico con una cantidad cualquiera de energía interna.

Este señor sistema está en contacto con su entorno y básicamente con el resto del Universo, y de repente se siente obligado a transferir una cantidad cualquiera de energía interna en forma de trabajo y de calor.

¿Qué pasa ahora?

Pues que ahora, ese sistema tiene menos energía interna que antes.

Lógico como un cielo azul.

Entonces, repetimos:

La energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma.

Vale.

Primera ley de la termodinámica

La variación total de energía de un sistema es igual a la variación de calor y trabajo del mismo.

Ah.

¿Pero la suma o la resta?

La variación.

Y esta, matemáticamente expresada, depende de cómo lo mires.

  • Estás en una habitación roja.
  • Lucrecia va desde la habitación verde a la roja.
  • Para ti: Lucrecia ha entrado.

Desde el otro lado.

  • Estás en la habitación verde.
  • Lucrecia va desde la habitación verde a la roja.
  • Para ti: Lucrecia ha salido.

Wow, qué mundo tan extraño.

Pues no.

En ambos casos ha pasado la misma cosa.

Lucrecia ha ido desde la habitación verde a la roja.

Ha habido una transferencia de energía.

Pues igual con la suma/resta de lo que dice el primer principio tan termodinámico que tenemos entre manos.

Criterio de signos estándar

Para gusto y beneficio de lo estándar,

  • se define como calor positivo al que entra en el sistema.
  • se define como trabajo positivo al que sale del sistema.

Para que no se te olvide.

Si el sistema es un tren a vapor, para ti lo normal y beneficioso es que este absorba calor y haga trabajo.

  • Cuanto más calor absorbe, mejor. Más positivo. Más chachi piruli.
  • Cuanto más trabajo hace el tren. Más positivo. Más lejos llega el asunto.

Pues precisamente de ahí viene este criterio, y es bastante lógico.

Representación matemática del primer principio:

\Delta E=Q+W

La E está representando la energía total.

En esta energía total se engloban tanto la variación de energía interna del sistema como su energía potencial y cinética globales.

Eso quiere decir que si el sistema termodinámico fuese una pizza, y esa pizza no estuviese quieta en el plato, sino que la estudio en el momento de tirarla por el aire, pues habría que considerar también esa energía de estar volando.

Pero generalmente se estudia un sistema termodinámico que está quitecito, por lo que la energía potencial y cinética globales del sistema permanecen constantes.

Consideramos directamente la energía interna, representada como U.

\Delta U=Q+W

Al tito calor y a su primo trabajo no se les pone el símbolo de incremento porque ellos ya son una variación de energía.

Puedes mirar la energía interna (U) como un saco donde metes variaciones de calor y trabajo.

Como una hucha donde metes dinero (energía) en formas distintas de dólares y euros (calor y trabajo).

Si metes dinero la hucha tiene más.

Si sacas dinero la hucha tiene menos.

Pero la energía no se destruye, solo se transforma y se transfiere de un sitio a otro.

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