La Primera Ley de la Termodinámica se ocupa de lo que se necesita para que el trabajo se convierta 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
U: variación de la energía interna
Así, su fundamento 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,
U: variación de la energía interna
Q: calor
W: trabaja
La cimentación da como resultado lo mismo: la variación de la energía interna (ΔU) resulta del intercambio de calor con el medio externo menos el trabajo (W) realizado.
Eso significa,
1) en cuanto 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 la 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 cambio 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 se pongan en marcha, es decir, que realicen trabajos en una planta, por ejemplo.
Esto ocurre de la siguiente manera: los gases transfieren energía al interior de las máquinas, lo que hace que aumenten de volumen y desde allí activan los mecanismos de las máquinas. Cuando se activa, los mecanismos comienzan a funcionar.
Leer tambien
- Termodinámica
- Ciclo de Carnot
- Ley de Hess
Leyes de la termodinámica
Las leyes de la termodinámica son cuatro. Además del primero, del que nos ocupamos, están:
- Ley cero de la termodinámica - se ocupa de las condiciones para obtener el equilibrio térmico;
- Segunda ley de la termodinámica - se ocupa de la transferencia de energía térmica;
- Tercera ley de la termodinámica - Se ocupa del comportamiento de la materia con entropía cercana a cero.
Ejercicios
1. (Ufla-MG) En una transformación gaseosa reversible, la variación de la energía interna es + 300 J. Hubo compresión y el trabajo realizado por la presión del gas es, en módulo, 200 J. Entonces es cierto que el gas
a) dio 500 J de calor al medio
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) sufrió una transformación adiabática
Alternativa d: recibió 100 J de calor del medio
vea también: Ejercicios de termodinámica
2. (MACKENZIE-SP) ¡Manteniendo una abertura estrecha en tu boca, sopla tu 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, ya que no hubo intercambio de calor con el ambiente externo;
b) el trabajo realizado correspondió al aumento de la energía interna de este aire, ya que no hubo intercambio de calor con el ambiente externo;
c) el trabajo realizado correspondió al aumento de 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 en la energía interna;
e) no se realizó ningún trabajo, ya que el aire no cedió calor al medio y no sufrió ningún cambio en la energía interna.
Alternativa a: el trabajo realizado correspondió a la reducción de la energía interna de este aire, ya que no hay intercambio de calor con el ambiente externo.
vea también: transformación adiabática
