¿Qué es la termodinámica?
La termodinámica es el área de la ciencia que incluye la relación entre el calor y otros tipos de energía. La termodinámica fue descubierta y estudiada a partir del siglo XIX. En ese momento, estaba vinculado y ganó importancia debido al uso de máquinas de vapor.
La termodinámica se puede dividir en cuatro leyes. Aunque se agrega a las leyes de la termodinámica después de las otras tres leyes, la ley cero generalmente se discute primero. Establece que si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercer sistema, entonces están en equilibrio térmico entre sí. En otras palabras, si dos sistemas tienen la misma temperatura que un tercer sistema, entonces los tres tienen la misma temperatura.
La primera ley de la termodinámica establece que la energía total de un sistema permanece constante, incluso si se convierte de una forma a otra. Por ejemplo, la energía cinética, la energía que posee un objeto cuando se mueve, se convierte en energía térmica cuando un conductor presiona los frenos del automóvil para reducir la velocidad. A menudo hay frases que ayudan a las personas a recordar la primera ley de la termodinámica: "El trabajo es calor y el calor es trabajo". Básicamente, el trabajo y el calor son equivalentes.
La segunda ley de la termodinámica es una de las leyes más básicas de la ciencia. Establece que el calor no puede fluir a un sistema a una temperatura más alta desde un sistema a una temperatura más baja por su propia voluntad. Para que tal acción ocurra, se debe trabajar. Si se coloca un cubo de hielo en una taza de agua tibia, el cubo de hielo se derrite a medida que el calor del agua fluye hacia él. El resultado final es una taza de agua un poco más fría. Los cubitos de hielo solo se pueden formar si se usa energía.
Otro ejemplo de la segunda ley que solo funciona con la adición de energía se puede ver con un refrigerador antiguo. En ese caso, el enfriamiento del interior del refrigerador calienta el exterior del mismo. Entonces, el trabajo está hecho y el trabajo genera calor. El trabajo se completa con la bomba del refrigerador.
La segunda ley de la termodinámica también dice que las cosas pueden desgastarse. Por ejemplo, si una casa de ladrillos no se cuida, eventualmente se derrumbará por el viento, la lluvia, el frío y otras condiciones climáticas. Sin embargo, si una pila de ladrillos se deja desatendida, nunca formará una casa, a menos que se agregue trabajo a la mezcla.
La tercera ley de la termodinámica establece que el cambio en la entropía de un sistema cuando se convierte de una forma a otra se acerca a cero a medida que su temperatura se acerca a cero en la escala Kelvin. El cero en la escala Kelvin es el límite inferior absoluto de temperatura, cuando los átomos y las moléculas tienen la menor energía posible. La entropía se define como la disponibilidad de energía de un sistema para hacer el trabajo. Entonces, se deduce que hay una escala absoluta de entropía. En consecuencia, ningún sistema real puede alcanzar cero grados en la escala Kelvin.