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Primer principio de la termodinámica

2009-10-28

En SGCG respetamos las leyes de la termodinámica. Hace unos días tratamos el principio cero de la termodinámica, principio que sirve para definir la temperatura. Nuestra serie sobre termodinámica sigue con el primer principio: el de conservación de la energía.

Trabalenguas técnico

La energía cuantifica la capacidad de hacer un trabajo, el trabajo es la acción de la fuerza a lo largo de un camino recorrido y la fuerza es el agente causante de la variación de la cantidad de movimiento. Es posible clasificar la energía de múltiples formas en función de los intereses particulares; por ejemplo, en el diseño de un motor de explosión interna es conveniente separar la energía en cinética (debida al movimiento macroscópico), potencial (debida a la posición en un campo de fuerzas) y química (debida a las interacciones moleculares).

La energía de un sistema aislado se conserva. La energía puede cambiar de forma, transformarse, pero no puede ser creada ni destruida. Si un sistema interactúa con otros sistemas, entonces su energía puede crecer a base de reducir la energía de otros sistemas en igual cuantía, de modo que la energía total del conjunto de todos los sistemas permanece invariable. Éste es el principio de conservación de la energía: la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma. Su aplicación a la termodinámica es el primer principio: la energía interna de un sistema varía como el calor aportado menos el trabajo ejercido sobre el exterior.

Explicación de andar por casa

Digamos que tengo una motocicleta. Para que ande, mi moto ha de quemar combustible. La energía del combustible se ha transformado en energía cinética y mecánica de mi moto y una parte se ha disipado en forma de calor. La energía ha cambiado de forma pero se ha conservado. El primer principio de la termodinámica dice que hace falta quemar combustible para hacer que la moto ande.

Una explicación que hace uso de la energía interna es ésta: si quiero calentar la sopa que se me enfrió en el artículo del principio cero, tengo que usar la cocina.

¿Para qué sirve todo esto?

El primer principio sirve para hacer toda clase de predicciones cuando se combina con otros principios y leyes de comportamiento.

Una máquina de movimiento perpetuo de primera especie produce energía a partir de la nada y viola el primer principio. Hasta ahora, nadie ha conseguido fabricar una máquina de movimiento perpetuo de primera especie y el primer principio se ha mantenido invicto. Hay más tipos de móviles perpetuos; ya veremos que tampoco funcionan.

Categorías: Física

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