Lección · tema 5.2.5
Leyes de la termodinámica
Al terminar podrás
Reconocer situaciones que ejemplifican las leyes de la termodinámica.
Antes de continuar
01 · Aprende
Explicación
Las cuatro leyes de la termodinámica describen el comportamiento de la energía y el calor:
- Ley cero: si dos objetos en contacto dejan de intercambiar calor entre sí, es porque alcanzaron la misma temperatura y están en equilibrio térmico.
- Primera ley (conservación de la energía): la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma de una forma a otra; toda la energía que entra a un sistema se puede contabilizar en la energía que sale más la que se acumula en él.
- Segunda ley: el calor fluye espontáneamente de un cuerpo caliente a uno frío, y nunca al revés sin un trabajo externo que lo fuerce.
- Tercera ley: conforme la temperatura de un cristal perfecto se acerca al cero absoluto (0 K), su entropía se aproxima a un valor mínimo.
El criterio para identificar la ley correcta es fijarse en qué describe la situación: si describe dos cuerpos que alcanzan la misma temperatura y dejan de intercambiar calor, es la ley cero; si describe que la energía se transforma sin perderse, es la primera ley; si describe la dirección en la que fluye el calor, es la segunda ley; si describe el comportamiento de la entropía cerca del cero absoluto, es la tercera ley.
02 · Observa
Ejemplo resuelto
Un enunciado describe dos tazas de café que han permanecido varias horas en la misma habitación, ambas a la temperatura ambiente, sin intercambiar calor entre sí en ningún momento.
- Las dos tazas están a la misma temperatura y no hay intercambio de calor entre ellas.
- Esa condición —misma temperatura y ausencia de intercambio de calor— es la definición de equilibrio térmico.
- La conclusión es que el enunciado ejemplifica la ley cero de la termodinámica.
Evita esta confusión
Error frecuente
No confundas la ley cero (equilibrio térmico, sin intercambio de calor) con la segunda ley (dirección del flujo de calor entre cuerpos a distinta temperatura): la ley cero describe una situación sin intercambio de calor, mientras que la segunda ley describe hacia dónde fluye el calor cuando sí lo hay.
03 · Inténtalo
Práctica guiada
- Intenta primero: toda la energía eléctrica que consume una plancha se transforma en calor, sin que se pierda energía en el proceso. ¿Qué ley de la termodinámica ejemplifica esto? Respuesta: la primera ley, porque describe que la energía se transforma sin crearse ni destruirse.
- Intenta primero: una taza de café caliente se enfría gradualmente en una habitación fría, pero la habitación nunca se enfría espontáneamente para calentar la taza. ¿Qué ley ejemplifica esto? Respuesta: la segunda ley, porque describe que el calor fluye espontáneamente del cuerpo caliente al frío, y nunca al revés.
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Responde cinco preguntas. Cada respuesta se registra una sola vez y muestra una explicación inmediata.
Pregunta 1 de 5
Pregunta 2 de 5
Pregunta 3 de 5
Pregunta 4 de 5
Pregunta 5 de 5
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