¿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 ganado importancia debido al uso de máquinas de vapor.
La termodinámica se puede dividir en cuatro leyes. Aunque se suma 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 son la misma temperatura que un tercer sistema, entonces los tres son las mismas temperaturas.
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 frenosen el auto para frenarlo. A menudo hay frases de captura para ayudar a las personas a recordar la primera ley de la termodinámica: "El trabajo es el 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 volición. Para que se produzca tal acción, se debe realizar el trabajo. 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 que es ligeramente 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 más antiguo. En ese caso, el enfriamiento del interior del refrigerador calienta el exterior. Entonces, el trabajo está hecho y el trabajo mAkes 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 ladrillo queda descuidada, eventualmente se desmoronará del viento, la lluvia, el frío y otras condiciones climáticas. Sin embargo, si un montón de ladrillos si se deja desatendidos, nunca formará una casa, a menos que se agrega 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, ya que su temperatura se acerca a cero en la escala Kelvin. Cero en la escala Kelvin es el límite inferior absoluto para la temperatura: cuando los átomos y las moléculas tienen la menor energía posible. La entropía se define como la disponibilidad de la energía de un sistema para trabajar. Entonces, se deduce que hay una escala absoluta de entropía. En consecuencia, ningún sistema real puede alcanzar cero grados en la escala Kelvin.