La termodinámica (eso de la energía ni se crea ni se destruye)

Cuantisimas veces habrás oído la archiconocida frase de "La energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma", ¿Quiéres saber de donde sale? Aquí te lo explicamos todo.

Desde los orígenes de la física lo más complicado para la misma ha sido de siempre describir los procesos físicos que sufren las partículas más básicas de la materia, el comportamiento cuántico de la misma. Es por ello que ya desde el siglo XVII los físicos se centraron en comprobar las propiedades de los sistemas a nivel macroscópico para poder predecir el comportamiento de los mismos. De esta forma es como nace la termodinámica, que es la rama de la física que estudia los procesos de transmisión de energía de forma mecánica (como trabajo) y de forma térmica. Todo esto esta muy bien, pero ¿Qué es la energía?. La energía es un concepto bastante complejo de explicar, pero se puede definir como la capacidad de un cuerpo para producir un cambio.

Principio cero

La termodinámica se define mediante cuatro leyes fundamentales para explicar estas transferencias y sus consecuencias:

• Principio cero: dos sistemas en contacto tienden al equilibrio termodinámico. Esto quiere decir que si tenemos un cuerpo con unas determinades propiedades mecánicas y/o térmicas estas aumentaran o disminuirán para igualarse a las del otro cuerpo, y a este le pasará igual. Es por ello que cuando nos servimos, por ejemplo, un plato caliente de sopa y lo dejamos reposar este tenderá a enfriarse, puesto que busca un equilibrio térmico con el ambiente. Y al entorno le pasará lo contrario, el aire de alrededor del plato buscará calentarse, solo que este aumento de temperatura es muy poco perceptible debido al volumen del aire. El equilibrio se produce mediante una transferencia de la energía interna contenida en el cuerpo. Además si dos cuerpos están en equilibrio termodinámico y un tercero está en equilibrio con uno de ambos, todo el sistema está en equilibrio.

• Primer principio de la termodinámica (principio de conservación de la energía): este primer principio de la termodinámica enuncia que la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma. Esto quiere decir que la energía total de un sistema permanece constante siempre. Por ejemplo, si transformáramos la energía eléctrica en energía lumínica por medio de una bombilla y midiéramos la energía lumínica resultante y las pérdidas ocasionadas por la bombilla, la suma sería igual a la energía eléctrica neta que aportamos primeramente al sistema. El "problema" de la conservación de la energía es que, como hemos mencionado, hay energía que se pierde en forma de calor generalmente, y esta energía no es aprovechable posteriormente. Esto produce un deterioro de la calidad de la energía debido a los rozamientos (inevitables) del medio. No es una pérdida real, sino una degradación de la calidad energética.

Primer principio de la termodinámica aplicado al péndulo de Newton. La energía permanece constante pero se va perdiendo hasta pararse el sistema.

• Segundo principio de la termodinámica: el segundo principio enuncia que cualquier proceso termodinámico aumenta o deja igual la entropía total del Universo. Pero: ¿Qué es la entropía? pues la entropía es una magnitud física que varía cuando un cuerpo gana o pierde energía en un proceso termodinámico y mide el desorden interno del mismo. En los orígenes del Universo la entropía era mínima, todo el Universo tenía mucho orden en sus partículas. Conforme pasa el tiempo, la entropía, es decir, el desorden, siempre aumenta.

• Tercer principio de la termodinámica: el tercer principio enuncia que no se puede enfriar un sistema al cero absoluto (a -273,15ºC, o 0K), puesto que implicaría que sus partículas estuvieran totalmente quietas, y esto es imposible.

Si te ha gustado y conoces a alguien que dice a menudo cualquiera de los 4 principios pero no los comprende, comparte el artículo. Muchas gracias por tu visita.