Menu

Termodinàmica.
Transformació de l'energia

Energia tèrmica i combustió.
Efectes de la termodinàmica

Entropia

Lleis de la termodinàmica

Lleis de la termodinàmica

La termodinàmica es basa principalment en un conjunt de quatre lleis que són universalment vàlides quan s'apliquen a sistemes que cauen dins de les restriccions implícites en cada un.

El primer principi que es va establir va ser la segona llei de la termodinàmica, tal com la va formular Sadi Carnot el 1824. El 1860 ja va establir dos "principis" de la termodinàmica amb les obres de Rudolf Clausius i William Thomson, Lord Kelvin. Amb el temps, aquests principis s'han convertit en "lleis". El 1873, per exemple, Willard Gibbs va afirmar que hi havia dues lleis absolutes de la termodinàmica en els seus mètodes gràfics en la termodinàmica de fluids. Actualment s'enuncien un total de quatre lleis. En els últims 80 anys, alguns autors han suggerit altres lleis, però cap d'elles va ser acceptada per unanimitat.

En les diverses descripcions teòriques de la termodinàmica, aquestes lleis poden expressar-se en formes aparentment diferents, però les formulacions més destacades són les següents:

  • El principi zero de la termodinàmica té diferents continguts, en diferents autors i en diferents contextos; és a dir, pot referir-se a un o altre dels següents dos aspectes dels estats d'equilibri d'un sistema termodinàmic: establir l'equilibri termodinàmic, o transitivitat de l'equilibri tèrmic.
  • El primer principi de la termodinàmica estableix l'equivalència entre el treball mecànic i la quantitat de calor com a formes d'intercanvi d'energia entre un sistema i el món circumdant. Una de les seves conseqüències és l'existència d'una funció estatal anomenada energia interna.
  • La segona llei de la termodinàmica és compatible amb una forma primària, l'existència incapaç de màquines tèrmiques que van rebre una mica de calor des d'una font per produir equivalent treball mecànic. Una de les seves conseqüències és l'existència d'una funció estatal anomenada entropia.
  • El tercer principi de la termodinàmica estableix que quan la temperatura tendeix a zero absolut, l'entropia de qualsevol sistema tendeix a zero. No és el resultat de l'abstracció directa dels fets experimentals, sinó l'extensió de les conseqüències dels principis precedents.

Llei zero de la termodinàmica

L'equilibri termodinàmic d'un sistema es defineix com la condició del mateix en el que les variables empíriques utilitzades per definir un estat del sistema (pressió, volum, camp elèctric, polarització, magnetització, tensió lineal, tensió superficial, entre d'altres) han arribat a un punt d'equilibri i per tant no varien al llarg del temps, és a dir no són dependents del temps. A aquestes variables empíriques (experimentals) d'un sistema se'ls coneix com a coordenades termodinàmiques del sistema.

A aquest principi es diu de l'equilibri termodinàmic. Si dos sistemes A i B estan en equilibri termodinàmic, i B està en equilibri termodinàmic amb un tercer sistema C, llavors A i C estan al seu torn en equilibri termodinàmic. Aquest principi és fonamental, tot i ser àmpliament acceptat; no va ser formulat formalment fins després d'haver enunciat les altres tres lleis. Per aquest motiu rep la posició 0.

Primera llei de la termodinàmica

La primera llei de la termodinàmica també és conegut com a principi de conservació de l'energia per a la termodinàmica. Aquesta llei termodinàmica estableix que, si es realitza treball sobre un sistema o bé aquest intercanvia calor amb un altre, l'energia interna del sistema canviarà.

Vist d'una altra manera, aquesta llei permet definir la calor com l'energia necessària que ha d'intercanviar el sistema per compensar les diferències entre treball i energia interna. Va ser proposada per Antoine Lavoisier.

Segona llei de la termodinàmica

La segona llei de la termodinàmica regula la direcció en què s'han de dur a terme els processos termodinàmics i, per tant, la impossibilitat que ocorrin en el sentit contrari. També estableix, en alguns casos, la impossibilitat de convertir completament tota l'energia d'un tipus a un altre sense pèrdues. D'aquesta manera, la segona llei imposa restriccions per a les transferències d'energia que hipotèticament poguessin dur-se a terme tenint en compte només el primer principi de la termodinàmica.

Aquesta llei permet definir una magnitud física anomenada entropia tal que, per a un sistema aïllat, és a dir, que no intercanvia matèria ni energia amb el seu entorn, la variació de l'entropia sempre ha de ser major o igual a zero i només és igual a zero si el procés és reversible.

Tercera llei de la termodinàmica

La tercera de les lleis de la termodinàmica, proposada per Walther Nernst, afirma que és impossible arribar a una temperatura igual al zero absolut mitjançant un nombre finit de processos físics. El tercer principi de la termodinàmica pot formular també com que a mesura que un sistema donat s'aproxima al zero absolut, la seva entropia tendeix a un valor constant específic.

L'entropia dels sòlids cristal·lins purs pot considerar-se amb el valor de zero a temperatures iguals al zero absolut. No és una noció exigida per la termodinàmica clàssica, per la qual cosa és probablement és inadequat parlar de "llei".

valoración: 3 - votos 1

Última revisió: 28 de agost de 2018