Significado de Termodinámica
Sustantivo femenino. Del griego thermós, «calor», y dýnamis, «fuerza» o «potencia».
La termodinámica es la rama de la física que estudia el calor, la energía y el trabajo, así como las leyes que rigen su transformación de una forma a otra.
Sus principios se aplican tanto a motores y refrigeradores como a procesos naturales, siempre que intervenga un intercambio de energía.
Qué es la termodinámica
La termodinámica analiza lo que ocurre dentro de un sistema, que puede ser tan sencillo como un gas encerrado en un cilindro o tan complejo como una central eléctrica, y en su intercambio con el entorno. Le interesan sobre todo tres magnitudes: la energía interna del sistema, el calor, que es la energía que se transfiere entre dos cuerpos por diferencia de temperatura, y el trabajo, que es la energía que se transfiere cuando una fuerza produce un desplazamiento.
Una de sus ideas centrales es que la energía no puede crearse ni destruirse, solo transformarse: el combustible de un motor se convierte en calor, y una parte de ese calor se convierte a su vez en trabajo mecánico útil, mientras que otra parte se disipa sin aprovecharse. La termodinámica permite calcular cuánta energía se transforma realmente en trabajo útil y cuánta se pierde en cada proceso.
También establece límites que ningún sistema puede superar: el calor fluye de manera espontánea de los cuerpos calientes a los fríos y no al revés, y ninguna máquina puede convertir en trabajo el cien por cien de la energía que recibe. Esos límites no son fallos de diseño, sino consecuencias de las leyes físicas que gobiernan la energía.
La estudia la física, y sus principios son fundamentales en la ingeniería mecánica, la ingeniería química y el diseño de motores, refrigeradores y centrales de generación eléctrica.
Origen de la palabra termodinámica
Del griego thermós, «caliente» o «calor», y dýnamis, «fuerza» o «potencia», es decir, «la fuerza que procede del calor».
La termodinámica nació en el siglo XIX, durante la Revolución Industrial, cuando resultó urgente entender y mejorar el rendimiento de las máquinas de vapor. El ingeniero francés Sadi Carnot sentó sus bases en 1824 al estudiar los límites teóricos de esas máquinas, y físicos como Rudolf Clausius y William Thomson, conocido como Lord Kelvin, formalizaron poco después sus leyes fundamentales.
Leyes de la termodinámica
| Ley | Qué establece |
|---|---|
| Ley cero | Si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí; permite definir la temperatura |
| Primera ley | La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma o se transfiere entre el sistema y su entorno |
| Segunda ley | La entropía de un sistema aislado tiende a aumentar; el calor fluye de forma espontánea de lo caliente a lo frío |
| Tercera ley | A medida que la temperatura de un sistema se acerca al cero absoluto, su entropía tiende a un valor mínimo |
Ejemplos de uso de termodinámica
La primera ley de la termodinámica explica por qué un motor no puede producir más energía de la que recibe en forma de combustible.
Un refrigerador aplica principios de la termodinámica para extraer calor del interior y expulsarlo al exterior.
Según la segunda ley de la termodinámica, una taza de café caliente se enfría de forma espontánea hasta igualar la temperatura de la habitación, y no al revés.
Los ingenieros usan la termodinámica para calcular el rendimiento de una central eléctrica.
La termodinámica explica por qué es imposible construir una máquina con una eficiencia del cien por cien.
Sinónimos y palabras relacionadas
Sinónimos: no tiene sinónimos exactos, por nombrar una disciplina científica concreta.
Antónimos: no tiene antónimo, por la misma razón.
No es lo mismo que:
- Calor: el calor es la energía que se transfiere entre dos cuerpos por diferencia de temperatura; la termodinámica es la disciplina que estudia ese y otros fenómenos relacionados con la energía.
- Energía: es la capacidad de un sistema para producir un efecto; la termodinámica estudia cómo se transforma y se transfiere esa energía, no es la energía misma.
- Mecánica: estudia el movimiento de los cuerpos y las fuerzas que lo producen; la termodinámica se centra en el calor, la energía y el trabajo, aunque ambas ramas se relacionan en muchos problemas de física.
Preguntas frecuentes sobre termodinámica
¿Cuáles son las leyes de la termodinámica?
Son cuatro: la ley cero, sobre el equilibrio térmico; la primera, sobre la conservación de la energía; la segunda, sobre el aumento de la entropía; y la tercera, sobre el comportamiento de los sistemas cerca del cero absoluto.
¿Qué es la entropía?
Es una magnitud que mide el grado de desorden de un sistema. Según la segunda ley de la termodinámica, la entropía de un sistema aislado tiende a aumentar con el tiempo, nunca a disminuir por sí sola.
¿Para qué sirve la termodinámica en la práctica?
Sirve para diseñar y mejorar motores, refrigeradores, centrales eléctricas y cualquier sistema que transforme energía, calculando su rendimiento y los límites físicos que no puede superar.