Las leyes de la termodinámica

Los Sistemas

Los sistemas biológicos son abiertos, es decir que pueden intercambiar libremente energía y materia con su entorno, aun así, en los sistemas abiertos, el principio de conservación de energía continua cumpliéndose. La diferencia radica en donde se establecen los limites del sistema en estudio. En un organismo vivo la energía perdida por este es igual a la ganada por su entorno y viceversa.

 Las leyes de la termodinámica

Las leyes de la termodinámica describen el comportamiento de tres cantidades físicas fundamentales, la temperatura, la energía y la entropía, que caracterizan a los sistemas termodinámicos.

Cuando las transformaciones energéticas ocurren en un sistema aislado, la energía total dentro de este, permanece constante. Al interpretarse el Universo como un sistema aislado, la generalización de estas observaciones condujo proponer la primera ley de la termodinámica.

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

La primera ley se llama Ley de la Conservación de la Energía porque dicta que en cualquier sistema físico aislado de su entorno, la cantidad total de energía será siempre la misma, a pesar de que pueda transformarse de una forma de energía a otras diferentes. O dicho en otras palabras: la energía no puede crearse ni destruirse, solo transformarse.

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA

La segunda ley, también llamada Ley de la Entropía, puede resumirse en que la cantidad de entropía en el universo tiende a incrementarse en el tiempo. Eso significa que el grado de desorden de los sistemas aumenta hasta alcanzar un punto de equilibrio, que es el estado de mayor desorden del sistema.

Esta ley introduce un concepto fundamental en física: el concepto de entropía, que en el caso de los sistemas físicos representa el grado de desorden. Resulta que en cada proceso físico en el que hay una transformación de energía, cierta cantidad de energía no es utilizable, es decir, no puede realizar trabajo. Si no puede realizar trabajo, en la mayoría de los casos esa energía es calor. Ese calor que libera el sistema, lo que hace es aumentar el desorden del sistema, su entropía. La entropía es una medida del desorden de un sistema.

TERCERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

La tercera ley plantea que la entropía de un sistema que sea llevado al cero absoluto, será una constante definida. Dicho en otras palabras:

• Al llegar al cero absoluto (cero en unidades de Kelvin), los procesos de los sistemas físicos se detienen.
• Al llegar al cero absoluto (cero en unidades de Kelvin ), la entropía posee un valor mínimo constante.

Resulta difícil alcanzar cotidianamente el llamado cero absoluto (-273,15 ° C), pero podemos pensar esta ley analizando lo que ocurre en un congelador: los alimentos que depositemos allí se enfriarán tanto, que se ralentizarán o incluso detendrán los procesos bioquímicos en su interior. Por eso se retarda su descomposición y será apto su consumo durante mucho más tiempo.

LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA

La ley cero se conoce con ese nombre aunque fue la última en postularse. También conocida como Ley del Equilibrio Térmico, este principio dicta que: Si dos sistemas están en equilibrio térmico de forma independiente con un tercer sistema, deben estar también en equilibrio térmico entre sí.

Esta ley nos permite comparar la energía térmica de tres cuerpos distintos A, B, y C. Si el cuerpo A se encuentra en equilibrio térmico con el cuerpo C (tienen la misma temperatura) y B también tiene la misma temperatura que C, entonces A y B poseen igual temperatura.