Termodinamica

termodinámica se puede definir como la ciencia de la energía. Aunque todo

el mundo tiene idea de lo que es la energía, es difícil definirla de forma pre-

cisa. La energía se puede considerar como la capacidad para causar cambios.

El término termodinámica proviene de las palabras griegas therme (calor)

y dynamis (fuerza), lo cual corresponde a lo más descriptivo de los primeros

esfuerzos por convertir el calor en energía. En la actualidad, el concepto se

interpreta de manera amplia para incluir los aspectos de energía y sus transfor-

maciones, incluida la generación de potencia, la refrigeración y las relaciones

entre las propiedades de la materia.

Una de las más importantes y fundamentales leyes de la naturaleza es

el principio de conservación de la energía. Éste expresa que durante una

interacción, la energía puede cambiar de una forma a otra pero su cantidad

total permanece constante. Es decir, la energía no se crea ni se destruye.

Una roca que cae de un acantilado, por ejemplo, adquiere velocidad como

resultado de su energía potencial convertida en energía cinética (Fig. 1-1).

El principio de conservación de la energía también estructura la industria

de las dietas: una persona que tiene un mayor consumo energético (alimen-

tos) respecto a su gasto de energía (ejercicio) aumentará de peso (almacena

energía en forma de grasa), mientras otra persona con una ingestión menor

respecto a su gasto energético perderá peso (Fig. 1-2). El cambio en el con-

tenido energético de un cuerpo o de cualquier otro sistema es igual a la dife-

rencia entre la entrada y la salida de energía, y el balance de ésta se expresa

como Eentrada -

Esalida  E.

La primera ley de la termodinámica es simplemente una expresión del

principio de conservación de la energía, y sostiene que la energía es una pro-

piedad termodinámica. La segunda ley de la termodinámica afirma que la

energía tiene calidad así como cantidad, y los procesos reales ocurren hacia

donde disminuye la calidad de la energía. Por ejemplo, una taza de café ca-

liente sobre una mesa en algún momento se enfría, pero una taza de café frío

en el mismo espacio nunca se calienta por sí misma (Fig. 1-3). La energía de

alta temperatura del café se degrada (se transforma en una forma menos útil

a otra con menor temperatura) una vez que se transfiere hacia el aire circun-

dante.

Aunque los principios de la termodinámica han existido desde la crea-

ción del universo, esta ciencia surgió como tal hasta que Thomas Savery

en 1697 y Thomas Newcomen en 1712 construyeron en Inglaterra las pri-

meras máquinas de vapor atmosféricas exitosas, las cuales eran muy len-

tas e ineficientes, pero abrieron el camino para el desarrollo de una nueva

ciencia.

La primera y la segunda leyes de la termodinámica surgieron de forma

simultánea a partir del año de 1850, principalmente de los trabajos de William

Rankine, Rudolph Clausius y lord Kelvin (antes William Thomson). El tér-

mino termodinámica se usó primero en una publicación de lord Kelvin en

1849; y por su parte, William Rankine, profesor en la universidad de Glas-

gow, escribió en 1859 el primer texto sobre el tema.

Se sabe que una sustancia está constituida por un gran número de partícu-

las llamadas moléculas, y que las propiedades de dicha sustancia depen-

den, por supuesto, del comportamiento de estas partículas. Por ejemplo, la

presión de un gas en un recipiente es el resultado de la transferencia de

cantidad

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