PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA

El Primer Principio de la Termodinámica puede ser definido de la siguiente manera:

EN UN SISTEMA AISLADO LA ENERGÍA NO PUEDE SER CREADA NI DESTRUIDA AUNQUE PUEDE TRANSFORMARSE DE UNAS FORMAS EN OTRAS

Esta idea de conservación de la energía se puede extender a los sistemas no aislados

EN UN SISTEMA QUE INTERCAMBIA ENERGÍA CON EL ENTORNO, EL CAMBIO DE ENERGÍA QUE EXPERIMENTA SERÁ IGUAL A LA ENERGÍA NETA QUE PASA POR SU FRONTERA.

Teniendo en cuenta la naturaleza de los sistemas estudiados por la Termodinámica, la expresión matemática de ese principio es la siguiente:

∆U = Q + W

Que viene a indicar que LA VARIACIÓN DE ENERGÍA INTERNA DE UN SISTEMA COINCIDE CON LA SUMA DE ENERGÍA INTERCAMBIADA EN FORMA DE CALOR Y TRABAJO

A la hora de aplicar este Principio hay que tener en cuenta que la energía interna U es una función de estado que solo depende de los estados inicial y final del sistema, sin embargo, los valores individuales de Q y W pueden depender de la evolución seguida durante la transformación. A pesar de ello, la suma Q+W siempre será un valor que coincidirá con el cambio de U.

Hay autores que expresan matemáticamente el Primer Principio de otra forma: ∆U = Q - W. Ese cambio se debe al uso de un criterio de signos para el calor y el trabajo diferente al que nosotros vamos a emplear.

INDICE

- ¿Qué es la Termoquímica?

- Calor y trabajo

- Energía Interna

- Primer Principio Termodinámica

- Calor a volumen y a presión constantes

- Entalpía estándar de reacción

- Procesos Espontáneos

- Procesos reversibles.

- Máquinas térmicas. Ciclo Carnot

- Entropía. Segundo Principio Termodinámica

- Cambios de Entropía

- Entropía. Boltzmann

- Entropía absoluta. Tercer Principio de la Termodinámica

- Espontaneidad reacciones químicas. Entropía

- Espontaneidad reacciones químicas. Energía Libre Gibbs

- Balance energético pila combustible

- Caracterización funciones termodinámicas

CRITERIO DE SIGNOS EN Q y W:

EL CALOR Y EL TRABAJO SON POSITIVOS CUANDO ENTRAN EN EL SISTEMA

EL CALOR Y EL TRABAJO SON NEGATIVOS CUANDO SALEN DEL SISTEMA

Usamos este criterio de signos porque parece lógico asumir que cuando entra energía al sistema en forma de calor o trabajo, la cantidad de energía interna U del sistema debe aumentar.

El criterio de signos utilizado tiene repercusión sobre algunas expresiones matemáticas utilizadas en Termodinámica:

Caso 1. Expresión del trabajo de expansión

W = - P·∆V

De acuerdo con nuestro criterio de signos, la ecuación debe contener un signo negativo. Si el sistema recibe trabajo desde el entorno, su volumen disminuye (se comprime) (∆V<0), pero ese trabajo que entra en el sistema es considerado positivo según el criterio de signos (aumenta la energía del sistema). Para reconciliar ambos hechos, la ecuación del trabajo de expansión debe llevar un signo negativo.

Caso 2. Expresión matemática del Primer Principio

Si se considera negativo el trabajo cuando entra en el sistema, la expresión matemática del Primer Principio sería ∆U = Q - W. De esa forma se puede explicar que la energía interna aumenta cuando el sistema recibe trabajo a través de sus fronteras.

El Primer Principio de la Termodinámica permite calcular los cambios que experimenta la energía interna de los sistemas. Para ello, evidentemente, necesitamos conocer las cantidades de calor y trabajo que se intercambian