¿Qué es la termodinámica?

La termodinámica es una rama de la física encargada del estudio de la relación que guarda energía, trabajo y calor. Se basa en la medición y observación le las propiedades macroscópicas de sistemas termodinámicos.

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Principios de la termodinámica

Estos principios se describen a través de un conjunto de ecuaciones que tratan de explicar el comportamiento de los sistemas termodinámicos definidos como objeto de estudio como una molécula, un ser humano, la atmósfera o incluso el agua en ebullición de un té. A continuación, explicamos cada una de las leyes con ejemplos prácticos en la en día a día.

Primer principio de la termodinámica

El primer principio de la termodinámica establece que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. Es decir, la cantidad total de energía es constante y aislada.

Ejemplos primera ley de la termodinámica

• Las máquinas de vapor: al principio toda la energía es interna del combustible (el carbón). Al comenzar la combustión de este la energía interna se transforma en energía térmica donde el calor es utilizado para impulsar los pistones del motor convirtiéndose en energía mecánica. Cuando acciona el motor y la locomotora se mueve convierte esa energía en cinética.
• Las plantas absorben energía radiante y la transforman en energía química para la fotosíntesis.

Segundo principio de la termodinámica

La segunda ley de la termodinámica afirma que la entropía de un sistema aislado siempre aumenta con el tiempo, refiriéndose como entropía a la cantidad de energía que no se puede utilizar para realizar trabajo.

Ejemplos de la segunda ley de la termodinámica

• Si colocamos hielos en un vaso con agua, la temperatura del agua y el vaso se regulan con la de los hielos, teniendo al final toda la misma temperatura.
• Si servimos té hirviendo en una taza, el calor se transfiere desde el líquido a la taza, equilibrando temperaturas de ambos.

Tercer principio de la termodinámica

Esta tercera ley de la termodinámica indica que resulta imposible alcanzar la temperatura absoluta cero, es decir los –273,15 grados Celsius.

Ejemplo de la tercera ley de la termodinámica

• Cuando se congela un alimento, por más frío que se le aplique a este, sus átomos siempre están en movimiento, nunca estáticos.

Aplicaciones de la termodinámica

Son muchas las aplicaciones de la termodinámica, entre otras las más comunes son la ingeniería, biología, física y química.

• Producción de energía eléctrica: se utiliza la termodinámica para la producción de electricidad a través de energía nuclear, combustibles fósiles o energías renovables entre otros.
• Motores de combustión interna: estudio del funcionamiento de motores como los de automóviles.
• Termodinámica de los alimentos: se utiliza la termodinámica en la industria de la alimentación para el control en procesos de cocción o cadena de frío, así como la garantía de calidad de alimentos.
• Industria química: la termodinámica ayuda a entender procesos químicos como la síntesis de productos o destilación de los mismos.

La termodinámica es una disciplina fundamental en la física y posee muchas aplicaciones en el mundo real, como en la ingeniería, química y física ayudando a entender mucho mejor los procesos naturales y artificiales.

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