INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA - YBM

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Introducción a la 
Termodinámica
La termodinámica estudia cómo la energía se transforma de una forma 
a otra. Desde la física de los motores, hasta la química de nuestra propia 
digestión, la termodinámica está en todas partes.
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Leyes de la Termodinámica
1
Primera ley
La energía no puede ser creada o destruida, 
solo transformada. Esta ley explica cómo la 
energía se mueve en los sistemas.
2
Segunda ley
La entropía (deshorden o caos) siempre 
aumenta en el universo. Esta ley explica por qué 
algunas cosas son imposibles y por qué la 
energía siempre tiende a disiparse.
3
Tercera ley
A medida que la temperatura se acerca al cero 
absoluto, la entropía se acerca a un valor 
mínimo. Esta ley explica cómo la termodinámica 
afecta a los átomos y moléculas individuales.
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Conceptos Clave: Trabajo y Energía
Trabajo
En termodinámica, el trabajo se 
define como la transferencia de 
energía que se realiza mediante 
una fuerza que actúa a lo largo de 
una distancia. Esto incluye 
cualquier tipo de trabajo, desde 
levantar pesas hasta la 
evaporación del agua.
Energía
La energía es la capacidad de un 
sistema para realizar trabajo. Los 
sistemas termodinámicos pueden 
tener energía térmica, mecánica, 
eléctrica, radiante, cinética o 
potencial. Pero, 
independientemente de la forma, 
la energía siempre se conserva en 
un sistema cerrado.
Conversiones de Energía
Todos los motores y turbinas 
convierten la energía térmica en 
trabajo mecánico. La cantidad de 
trabajo que se puede obtener a 
partir de una cantidad dada de 
combustible está limitada por las 
leyes de la termodinámica.
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Entropía y Segunda Ley de la 
Termodinámica
Deshorden
Los sistemas tienden a 
volverse más desordenados 
con el tiempo. Esto se debe a 
la entropía, que mide la 
cantidad de desorden de un 
sistema.
Disipación de Energía
La energía siempre tiende a 
desplazarse hacia lugares 
más fríos, menos densos y 
menos viscosos. La energía 
térmica siempre fluye desde 
una fuente caliente a una fría.
Ciclos de Calor
El ciclo de Carnot es el ciclo 
perfecto de calor, que se 
utiliza como referencia para 
evaluar la eficiencia de 
cualquier motor. La segunda 
ley implica que la eficiencia 
de un motor real nunca 
puede alcanzar la eficiencia 
del ciclo de Carnot.
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Ciclos Termodinámicos
1 Ciclo de Brayton
El ciclo que rige el funcionamiento de los 
motores de combustión interna y las 
turbinas a gas. Se basa en la expansión y 
compresión de un gas a alta presión.
2Ciclo de Rankine
El ciclo que rige el funcionamiento de las 
centrales eléctricas. Se basa en la 
expansión y compresión del vapor de 
agua. 3 Ciclo de Carnot
El ciclo de calor perfecto, utilizado como 
referencia para evaluar la eficiencia de 
cualquier motor. Se basa en la expansión 
y compresión de un gas ideal.
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Sistemas y Equilibrio
Equilibrio Térmico
Los sistemas termodinámicos 
siempre tienden al equilibrio. Dos 
cuerpos en contacto térmico 
intercambiarán calor hasta que 
alcancen la misma temperatura.
Equilibrio Mecánico
El equilibrio mecánico se refiere al 
balance de las fuerzas hacia 
adentro y hacia afuera en un 
sistema termodinámico. En un 
pistón, la fuerza hacia adentro es 
la presión y la fuerza hacia afuera 
es la resistencia mecánica.
Equilibrio Químico
En una reacción química, los 
sistemas buscan equilibrar las 
concentraciones químicas. Una 
reacción química está en 
equilibrio si las concentraciones 
de los reaccionantes no cambian 
con el tiempo.
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Aplicaciones Prácticas de la 
Termodinámica
1 AC y refrigeración
Todo sistema de refrigeración y aire 
acondicionado se basa en la transferencia de 
calor. La termodinámica es la base de cómo 
estos sistemas mecánicos funcionan.
2 Bombas de calor
Una bomba de calor puede utilizar energía 
térmica para calentar o enfriar un espacio. Se 
basa en la transferencia de calor y la 
expansión del gas.
3 Generación de energía eléctrica
Desde la generación de energía 
hidroeléctrica hasta la energía solar y eólica, 
la termodinámica subyace en todos los 
sistemas de generación de energía.
4 Combustibles fósiles
El petróleo, el gas natural y el carbón son la 
base de la mayor parte de la energía 
producida en el mundo. La termodinámica es 
clave para entender cómo se convierte esa 
energía fósil en energía utilizable.
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