Primer principio de la termodinámica (GIE)

De Laplace

1 Calor y trabajo en termodinámica

En los artículos sobre trabajo y calor se dan las definiciones de estas magnitudes en termodinámica:

Definición de trabajo

“El trabajo es una transferencia de energía a través de la frontera de un sistema asociada a un cambio en las variables macroscópicas.”

Definición de calor

“El calor es la transferencia de energía a través de la frontera de un sistema debida a una diferencia de temperaturas”

En esta definición hay que remarcar varios aspectos que se explican en las secciones siguientes y en los artículos relativos al calor y al primer principio de la termodinámica:

• El trabajo es una transferencia de energía, es decir, es un paso de energía de un sitio a otro, no es algo que se tiene o se almacena.
• El trabajo se localiza en la frontera del sistema, es una entrada o salida por las paredes del sistema, y no se refiere al interior de éste.
• Está asociado al cambio de las variables macroscópicas, como pueden ser el volumen, la presión, la posición y velocidad del centro de masas, el voltaje, etc. Se realiza trabajo cuando se acelera un objeto, cambiando la velocidad de su CM. Por contra, si lo que se hace es aumentar la temperatura de un gas, incrementando la energía cinética de cada partícula, a este proceso lo llamamos calor.

De esta definición, cabe destacar varios aspectos que se detallan en las secciones siguientes y en otros artículos:

• El calor, como el trabajo es una transferencia de energía, un paso de energía de un sitio a otro, no algo que se tiene o se almacena. La frase “hace mucho calor” no es correcta en termodinámica.
• El calor, como el trabajo, habla de lo que pasa en la frontera del sistema, no en su interior. Se debe a la interacción del sistema con su entorno.
• El calor, a diferencia del trabajo, está asociado a la diferencia de temperatura, que es una medida de la agitación de los átomos y moléculas. Por tanto, se debe a la transferencia de energía a través de fenómenos microscópicos (el trabajo se refiere a los macroscópicos).

2 Equivalente mecánico del calor

3 Enunciado del primer principio

Sección 2-6 de Çengel & Boles (6ª ed.)

4 Energía total y energía interna

Sección 2-2 de Çengel & Boles

5 Energía de un gas ideal

Sección 4-4 de Çengel & Boles