Introducción a la Termodinámica

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Históricamente, la termodinámica se desarrolló principalmente en el siglo XIX a partir de la necesidad de aumentar la eficiencia de las primeras máquinas de vapor. El termino termodinámica (del griego termo (θερμη) calor y dinámica (δυναμις, fuerza, poder) fue acuñado en 1858 bor el científico británico James Prescott Joule (1818-1889) para designar la ciencia que estudia las relaciones ente el calor y la fuerza. Hoy designa la ciencia que trata de todas las transformaciones de la materia y de la energía.

La Termodinámica se divide en varias ramas:

Termodinámica del equilibrio

Estudia las transformaciones termodinámicas dentro de un sistema termodinámico, tratando de responder a cuestiones como: dado un sistema en un estado bien definido, sujeto transformaciones termodinámicas que están precisamente especificadas cual será el estado del sistema una vez que el equilibrio termodinámico se ha alcanzado?. Se divide a su vez en dos ramas:

Termodinámica Clásica

La termodinámica Clásica o Macroscópica considera la materia como un medio continuo y no considera la constitución detallada (atómica o molecular) de su estructura.

Esta rama de la termodinámica fue desarrollada a lo largo del siglo XIX y primeras décadas del XX (entre 1824 y 1918), principalmente por varios científicos destacados: Nicolas Leonard Sandi Carnot (1796-1832), Benoit P. E. Clapeyron (1799-1864), James P. Joule (1818-1889), Rudolf J.E. Clausius (1822-1888), William Thomson (lord Kelvin) (1824-1907), James C. Maxwell (1831-1879), Josiaf W. Gibbs (1839-1903), M.K.E. Ludwig Planck (1858-1947), Walther H. Nernst (1864-1941).

Termodinámica Estadística

La termodinámica Estadística o microscópica por otra parte considera que la materia se encuentra formada por un conjunto de átomos o moléculas cuyo comportamiento analiza y conecta con las propiedades termodinámicas observadas a nivel macroscópico. Se llama estadística debido a que usa la Teoría de las Probabilidades, fue fundada por el físico austriaco Ludwig E. Boltzmann (1844-1906) en 1870 y tuvo una notable expansión al comienzo del siglo XX con el nacimiento de la Física Atómica y el desarrollo de la Mecánica Cuántica.

Termodinámica de los procesos irreversibles

Trata con la descripción del estado de un sistema fuera del equilibrio y su evolución con el tiempo. Una termodinámica no lineal de los procesos irreversibles fue desarrollada el siglo XX por Ilya Progogine (1917-2003).

La Termodinámica está basada en un conjunto (cuatro) leyes empíricas a las que nunca se las he encontrado excepción alguna.

• La ley cero: El concepto de temperatura.
• La primera ley: La consevación de la energía.
• La segunda ley: El incremento de entropía.
• La tercera ley: El inalcanzable cero absoluto.

Termoquímica

La Termoquímica o termodinámica química es una rama de la Termodinánica que trata con el intercambio de energía que acompaña a las transformaciones: en mezclas, transiciones de fase, reacciones químicas, etc…

Referencias

Peter Atkins. Four Laws. That Drive the Universe. Oxford University Press. 2007. Pierre Perrot. A to Z of Thermodynamics. Oxfod University Press.1988