LEYES DE LA TERMODINAMICA
La primera ley de la termodinámica, es la aplicación del principio deconservación de la energía, a los procesos de calor y termodinámico:
La primera ley hace uso de los conceptos claves de energía interna, calor, ytrabajo sobre un sistema. Usa extensamente el estudio de los motores térmicos. La unidad estándar de todas estas cantidades es el julio, aunque algunas veces se expresan en calorías o BTU.
En los textos de Química es típico escribir la primera ley como ΔU=Q+W. Por supuesto que es la misma ley, -la expresión termodinámica del principio de conservación de la energía-. Exactamente se define W, como el trabajo realizado sobre el sistema, en vez de trabajo realizado por el sistema. En un contexto físico, el escenario común es el de añadir calor a un volumen de gas, y usar la expansión de ese gas para realizar trabajo, como en el caso del empuje de un pistón, en un motor de combustión interna. En el contexto de procesos y reacciones químicas, suelen ser mas comunes, encontrarse con situaciones donde el trabajo se realiza sobre el sistema, mas que el realizado por el sistema.
Segunda ley de la termodinámica
Esta ley, en combinación con la primera ley de la termodinámica, pronostica la dirección que siguen los procesos naturales y las situaciones de equilibrio. A partir de la segunda ley de la termodinámica se establece la imposibilidad de convertir totalmente una cantidad de calor (energía de baja calidad) en trabajo (energía de máxima calidad). Lo anterior puede resumirse así: “la calidad de la energía se destruye en los procesos con flujo de calor, lo cual esta en concordancia con el principio del aumento de entropía del universo: dS > 0.
Los procesos de combustión son la principal fuente de energía del mundo moderno, son un ejemplo de la destrucción de la calidad de la energía. En estos procesos el sentido natural es aquel en el que el combustible se transforma en dióxido de carbono y agua, el sentido contrario no es natural. La segunda ley de la termodinámica aporta los fundamentos que permiten predecir cuándo un proceso es o no natural. En los procesos cíclicos naturales que en su gran mayoría son isotérmicos e irreversibles no se puede esperar una producción de trabajo, ya que en estos procesos se destruye trabajo
Una energía es de alta calidad o energía ordenada cuando puede transformarse totalmente en otra forma de energía ordenada durante un proceso reversible. Si un sistema puede intercambiar energía ordenada (trabajo) con otros sistemas entonces no se presentará intercambios de entropía entre los sistemas.
El intercambio de energía de baja calidad o energía desordenada de un sistema con su entorno, produce cambios en la entropía analizados por la segunda ley de la termodinámica. Para medir la calidad de una forma de energía, se mide el trabajo útil máximo que puede obtenerse a partir de cierta forma de energía en el sistema y sus alrededores, a esta medida se le llama exergía o disponibilidad.
