La
primera ley de la termodinámica establece una relación entre la energía interna
del sistema y la energía que intercambia con el entorno en forma de calor o
trabajo.
Determina que la energía interna
de un sistema aumenta cuando se le transfiere calor o se realiza un trabajo sobre él.
Su expresión depende del criterio
de signos para sistemas termodinámicos elegido:
Donde:
∆U : Incremento de energía interna del
sistema ( ∆U = Ufinal - Uinicial ).
Q : Calor intercambiado por el sistema con
el entorno.
W : Trabajo intercambiado por el sistema
con el entorno.
La
primera ley hace uso de los conceptos claves de energía
interna, calor, y trabajo 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.
Para
entender esta ley, es útil imaginar un gas encerrado en un cilindro, una de
cuyas tapas es un émbolo móvil y que mediante un mechero podemos agregarle
calor. El cambio en la energía interna del gas estará dado por la diferencia
entre el calor agregado y el trabajo que el gas hace al levantar el émbolo
contra la presión atmosférica.
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