Primera ley de la termodinámica: toda la materia

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La Primera Ley de la Termodinámica se ocupa de lo necesario para que el trabajo se transforme en calor.

Se basa en el principio de conservación de energía, que es uno de los principios más importantes de la física.

Esta conservación de energía tiene lugar en forma de calor y trabajo. Hace posible que un sistema conserve y transfiera energía, es decir, la energía puede aumentar, disminuir o permanecer constante.

La primera ley de la termodinámica se expresa mediante la fórmula

Q = τ + ΔU

Dónde,

Q: calor
τ: trabaja
ΔU: variación de la energía interna

Así, su base es: el calor (Q) resulta de la suma del trabajo (τ) con la variación de la energía interna (ΔU).

También se puede encontrar de la siguiente manera:

ΔU = Q – W

Dónde,

ΔU: variación de la energía interna
Q: calor
W: trabaja

La base da como resultado lo mismo: la variación de la energía interna (ΔU) resulta del intercambio de calor con el ambiente externo menos el trabajo (W) realizado.

Esto significa que,

1) con respecto al calor (Q):

• Si el calor intercambiado con el medio es mayor que 0, el sistema recibe calor.
• Si el calor intercambiado con el medio es menor que 0, el sistema pierde calor.
• Si no hay intercambio de calor con el medio, es decir, si es igual a 0, el sistema no recibe ni pierde calor.

2) con respecto al trabajo (τ):

• Si el trabajo es mayor que 0, el volumen de algo expuesto al calor se expande.
• Si el trabajo es menor que 0, se reduce el volumen de algo expuesto al calor.
• Si no hay trabajo, es decir, si es igual a 0, el volumen de algo expuesto al calor es constante.

3) respecto a la variación de energía interna (ΔU):

• Si la variación de energía interna es mayor que 0, hay un aumento de temperatura.
• Si la variación de energía interna es menor que 0, hay una disminución de temperatura.
• Si no hay variación en la energía interna, es decir, si es igual a 0, la temperatura es constante.

Se concluye que la temperatura se puede incrementar con calor o con trabajo.

Ejemplo

El calentamiento de los gases hace que las máquinas empiecen a funcionar, es decir, a realizar trabajos en una planta, por ejemplo.

Esto sucede de la siguiente manera: los gases transfieren energía dentro de las máquinas, lo que hace que aumenten de volumen y desde allí activan la maquinaria de las máquinas. Cuando se activa, los mecanismos comienzan a funcionar.

Leer tambien

Leyes de la termodinámica

Hay cuatro leyes de la termodinámica. Además del primero, del que nos ocupamos, están:

Ejercicios

1. (Ufla-MG) En una transformación de gas reversible, la variación de energía interna es + 300 J. Hubo compresión y el trabajo realizado por la fuerza de presión del gas es, en módulo, 200 J. Entonces, es cierto que el gas

a) produjo 500 J de calor a la mitad

b) dio 100 J de calor al medio

c) recibió 500 J de calor del medio

d) recibió 100 J de calor del medio

e) ha sufrido una transformación adiabática

vea también: Ejercicios de termodinámica

2. (MACKENZIE-SP) ¡Manteniendo una abertura estrecha en la boca, sople la mano vigorosamente ahora! ¿Vio? ¡Has producido una transformación adiabática! En él, el aire que expulsaste experimentó una violenta expansión, durante la cual:

a) el trabajo realizado correspondió a la disminución de la energía interna de este aire, al no existir intercambio de calor con el ambiente externo;

b) el trabajo realizado correspondió a un aumento de la energía interna de este aire, ya que no hay intercambio de calor con el ambiente externo;

c) el trabajo realizado correspondió a un aumento en la cantidad de calor intercambiado por este aire con el medio, ya que no hubo variación en su energía interna;

d) no se realizó ningún trabajo, ya que el aire no absorbió calor del ambiente y no sufrió ninguna variación de energía interna;

e) no se realizó ningún trabajo, ya que el aire no le dio calor al ambiente y no sufrió ninguna variación en la energía interna.

vea también: Transformación adiabática