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Termodinámica

Termodinámica

La termodinámica es la parte de la física que se encarga de la relación entre el calor y el trabajo. Estudia los efectos de la variación de presión, temperatura y volumen de un sistema físico (entendemos por sistema físico un líquido, un material, un conjunto de cuerpos, etc.), a un nivel macroscópico, es decir, que se puede observar.

El nombre termodinamica proviene de la raíz termo, que significa calor y dinámica que se refiere al movimiento. El el movimiento del calor en un cuerpo.

La materia está compuesta por diferentes partículas que se mueven de manera desordenada (lo que se llama entropía). La termodinámica estudia este movimiento desordenado.

La termodinámica resulta de gran importancia puest que describe una gran cantidad de fenómenos físicos, entre ellos el funcionamiento de los motores térmicos.

Estudio de la termodinámica

Los principales elementos que tenemos para estudiar la termodinámica son:

  • Las leyes de la termodinámica. Estas leyes de la termodinámica definen la forma en que la energía puede ser intercambiada entre sistemas físicos en forma de calor o trabajo. Existen 4 leyes de la termodinámica que se enumeran empezando por la ley zero de la termodinámica.
  • La entropía. La entropía define el desorden en que se mueven las partículas internas que forman la materia. La entropía es una magnitud que puede ser definida para cualquier sistema. 

En la termodinámica se estudian y clasifican las interacciones entre diversos sistemas. Este estudio lleva a definir conceptos como sistema termodinámico y su contorno. Un sistema termodinámico se caracteriza por sus propiedades, relacionadas entre sí mediante las ecuaciones de estado. Estas se pueden combinar para expresar la energía interna y los potenciales termodinámicos, útiles para determinar las condiciones de equilibrio entre sistemas y los procesos espontáneos.

Con estas herramientas, la termodinámica describe cómo los sistemas responden a los cambios en su entorno.

Evolución histórica de la termodinámica

En un principio los desarrollos tecnológicos, como las llamadas máquinas de vapor o los termómetros, se llevaron a cabo de manera empírica. Pero nu fue hasta el siglo XIX cuando científicos como Carnot y Joule formalizaron sus resultados y determinaron las causas teóricas de su funcionamiento.

Inicialmente, la termodinámica se empezó a estudiar para poder aumentar la eficiencia de las primeras máquinas de vapor.

Aplicaciones de la termodinámica

La termodinámica se puede aplicar a una amplia variedad de temas de ciencia e ingeniería, tales como motores, transiciones de fase, reacciones químicas, fenómenos de transporte, e incluso agujeros negros.

El estudio de la termodinámica resulta de gran importancia en el caso de la energía solar térmica debido a que este tipo de instalaciones solares se basan en el intercambio de calor.

Los resultados de la termodinámica son esenciales para otros campos de la física y la química, ingeniería química, ingeniería aeroespacial, ingeniería mecánica, biología celular, ingeniería biomédica, y la ciencia de materiales para nombrar algunos.

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Última revisión: 30 de agosto de 2017