Ley Cero y Primera Ley de la Termodinámica

La Ley Cero de la Termodinámica establece que si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercer sistema, entonces también están en equilibrio térmico entre sí. Básicamente, dice que si el sistema A está a la misma temperatura que el sistema C, y el sistema B también está a la misma temperatura que el sistema C, entonces A y B tienen la misma temperatura.

Ejemplo: Imaginá que tenés un termómetro. Si medís la temperatura de un vaso de agua y la del aire en la habitación con ese termómetro, y ambos tienen la misma temperatura según el termómetro, entonces el agua y el aire están en equilibrio térmico. Por lo tanto, el agua y el aire también deben tener la misma temperatura entre ellos.

La Primera Ley de la Termodinámica es básicamente una versión del principio de conservación de la energía, pero aplicada a sistemas termodinámicos. Dice que la energía no se crea ni se destruye; solo se transforma de una forma a otra. En términos más simples, la energía total de un sistema aislado es constante, aunque la energía dentro del sistema puede cambiar de forma (por ejemplo, de energía térmica a energía mecánica).

Ejemplo: Imaginá que calentás una olla con agua en la hornalla. La energía (en forma de calor) que proviene del fuego se transfiere al agua. Como resultado, la temperatura del agua sube. La energía no desaparece; simplemente se ha movido del fuego al agua. Si además usás esa agua caliente para mover un pistón en una máquina, la energía térmica del agua se convierte en energía mecánica.

Estos conceptos son básicos para entender cómo funciona la energía y el calor en nuestro entorno.

Actividades:

Preguntas sobre la Ley Cero de la Termodinámica:

1. Definí la Ley Cero de la Termodinámica.
2. Si el termómetro indica que un vaso de agua y un trozo de metal tienen la misma temperatura, ¿qué podés concluir sobre la relación térmica entre ambos? Explicá.
3. ¿Qué significa que dos objetos estén en equilibrio térmico?
4. Dado un sistema A en equilibrio térmico con un sistema B, y el sistema B en equilibrio térmico con un sistema C, ¿qué se puede decir sobre la relación térmica entre A y C? Justificá tu respuesta.
5. ¿Por qué es importante la Ley Cero de la Termodinámica para la medición de la temperatura?

Preguntas sobre la Primera Ley de la Termodinámica:

1. Explicá con tus palabras la Primera Ley de la Termodinámica.
2. Un motor convierte 100 J de energía térmica en 70 J de trabajo mecánico. Según la Primera Ley de la Termodinámica, ¿cuánta energía se pierde en forma de calor?
3. Describí un ejemplo cotidiano donde se aplique la Primera Ley de la Termodinámica.