Termodinámica

Estudia los cambios energéticos de los materiales en el universo. Es una rama muy amplia, que comenzó a estudiarse en el S.XIX debido al desarrollo de máquinas como la de vapor. Cuando entró el S.XX ya se habían sentado unas bases, y pronto se vio que era extensible a muchas ramas de la ciencia. A pesar de que se sigue usando la termodinámica clásica (macroscópica), la ciencia de hoy en día puede explicarla a nivel atómico y molecular (termodinámica estadística). Para el estudio de la termodinámica se usan funciones de estado como Presión, Volumen, Temperatura, masa y algunas casi exclusivas como Energía Interna, Entalpía y Entropía. También se estudia si un proceso es reversible o no.

Las leyes de la termodinámica
Pricipio cero. Si un primer sistema está en equilibrio térmico con un segundo, y éste a su vez con un tercero, el primer sistema estará en equilibrio con el tercero. (Se puede deducir de la segunda ley, por lo tanto no se considera propiamente una ley).
Primera ley. La energía de un sistema aislado permanece constante.
U = Q + W (fórmula de la energía interna)
H = U + pV (fórmula de la entalpía)
Segunda ley. No es posible ningún proceso cuyo único resultado sea la conversión completa de calor en trabajo.
dS = dQ/T (fórmula de la entropía)
Tercera ley. La contribución a la entropía de un sistema por cada proceso que esté en equilibrio térmico tiende a cero cuando la temperatura tiende a cero.

El principio cero es trivial, pero es el fundamento de los termómetros. La primera ley habla sobre la conservación de la energía "No se destruye, sólo se transforma". La segunda ley reconoce que el rendimiento de un proceso nunca es del 100% explicándolo al introducir el concepto de entropía, quizá la variable termodinámica más conocida, y la tercera ley habla sobre la imposibilidad de llegar al cero absoluto. 0 K = - 273.15ºC

Importancia de la termodinámica
Gracias a la termodinámica se pueden diseñar sistemas frigoríficos, se pueden hacer cálculos de calefacción, también se usa para las reacciones químicas, para diseñar un motor eficiente (menor consumo, mayor ahorro) de gran importancia en la F1. Aunque rara vez, en la informática también se usan conceptos de termodinámica.

Gracias a ella sabemos: que no puede existir el móvil perpetuo, que existe una temperatura mínima, que todo proceso necesita energía por poca que sea, que un motor eléctrico es más eficiente que uno de combustible pero que como para conseguir electricidad también hay pérdidas de energía, termodinámicamente podría no ser rentable. Que conducir a más de 50 km/h con las ventanillas bajadas gastas más energía (combustible) que si pones el aire acondicionado. Que separar ligeramente el frigorífico (un palmo) de la pared ahorra bastante energía (la de detrás, la del lado no que queda feo). Que si metes dos vasos al microondas tarda el doble (la misma energía se reparte en los dos cuerpos)...

Una curiosidad, cuando fui de visita al embalse de La Muela me explicaron que por la noche, al haber poca demanda de energía suben agua a una gran balsa que hay sobre una montaña, y por el día la dejan caer, siendo las mismas turbinas que subieron el agua las que generan la energía. Me costó entender el proceso dado que no vi la rentabilidad energética (que no la hay) resulta que al ser más barata la energía por la noche, la "almacenan" subiendo agua, para recuperarla por el día que está más cara. Al parecer es rentable económicamente. Energéticamente sólo hay pérdidas, tanto cuando suben el agua como cuando generan electricidad ya que sabemos que nunca hay un rendimiento del 100%.

Como ves la termodinámica invade nuestra vida.

Además ya tienes de qué hablar cuando te pregunten por la calle si sabes algo de la termodinámica.
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