Termodinamica

3_1ª LEY SISTEMAS CERRADOS (un resumen)

G.NAVASCUÉS Última revisión 5_10_2010 1

3. PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA EN SISTEMAS CERRADOS

En todo lo que sigue no hay cambios en la masa del sistema termodinámico que estamos estudiando, o en otras palabras el número de moléculas del sistema es fijo: sistemas cerrados,

aunque naturalmente las nociones de calor, trabajo, capacidad calorífica, ... son independientes de esta condición. En el próximo capítulo suprimiremos esta restricción

(Todo lo que presento aquí se puede encontrar en cualquier libro de Termodinámica, química-física, …) .

3.1 CALOR

Calor, Q, es una forma de transporte de energía (energía térmica) entre dos sistemas que están a distinta temperatura, por lo tanto está asociada a un proceso. El proceso microscópico por el que ocurre esta transferencia es simple aunque muy complejo de describir matemáticamente. El que dos sistemas tengan distinta temperatura significa que las partículas (átomos y/o moléculas) tienen distinta energía cinética media. En el de mayor temperatura las partículas se moverán en promedio con mayores velocidades que en el de menor temperatura. Si se los sistemas se ponen en contacto a través de una pared lo que ocurrirá es que las partículas que choquen con ella intercambiarán su energía de la misma forma que en un choque elástico de dos masas con distinta energía cinética. De esta forma "poco a poco" un sistema irá perdiendo energía cinética y el otro ganándola (conservación de la energía) o lo que es lo mismo uno irá bajando su temperatura y el otro subiéndola hasta que estas se igualen. En este momento se ha llegado al equilibrio "térmico". Este es un equilibrio dinámico desde el punto de vista microscópico, es decir seguirán intercambiándose energía cinética a través de la pared cada vez que lleguen partículas a ella, pero estos cambios se compensan en promedio. En realidad el proceso es algo más complicado pero es esencialmente el mismo: la pared tiene un papel intermediario entre los sistemas llevando energía térmica por choques de las partículas de cada sistema con las de la pared, luego entre estas y finalmente estas con las del otro sistema. Tal como esta definido el calor no hay duda de que para que exista debe existir una diferencia de temperatura y por lo tanto NO tiene ningún sentido asignar calor a un estado termodinámico de equilibrio. Una pared que impida el paso de energía térmica es una pared aislante y que llamaremos también pared adiabática. Un proceso donde no hay calor transferencia de energía térmica, lo llamamos adiabático. A nivel molecular es prácticamente imposible describir con expresiones matemáticas los detalles de la transferencia de energía térmica,

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