Primera Ley de la Termodinámica

¿Qué es la primera ley?

La Primera Ley de la Termodinámica es el principio de conservación de la energía aplicado a sistemas termodinámicos.

La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma"

Enunciado matemático

ΔU = Q - W

Donde:

• ΔU = Cambio en la energía interna del sistema
• Q = Calor añadido al sistema
• W = Trabajo realizado POR el sistema

Convención de signos

Para el calor (Q)

• Q > 0: El sistema absorbe calor
• Q < 0: El sistema libera calor

Para el trabajo (W)

• W > 0: El sistema realiza trabajo (se expande)
• W < 0: Se realiza trabajo sobre el sistema (se comprime)

Procesos termodinámicos

1. Proceso isotérmico (T constante)

• ΔU = 0 (no cambia energía interna)
• Q = W

2. Proceso isobárico (P constante)

• W = P × ΔV
• ΔU = Q - P×ΔV

3. Proceso isocórico (V constante)

• W = 0 (no hay trabajo)
• ΔU = Q

4. Proceso adiabático (Q = 0)

• No hay intercambio de calor
• ΔU = -W

Ejemplo resuelto

Un gas recibe 500 J de calor y realiza 200 J de trabajo. ¿Cuál es el cambio en su energía interna?

Solución:

• Q = 500 J (absorbe calor)
• W = 200 J (realiza trabajo)

ΔU = Q - W = 500 - 200 = 300 J

La energía interna aumenta 300 J.

Aplicaciones

• Motores de combustión - Transforman calor en trabajo
• Refrigeradores - Extraen calor usando trabajo
• Calderas - Generan calor para producir trabajo
• Cuerpo humano - Convierte alimentos en energía

Importancia

La primera ley nos permite:

• Calcular eficiencias de máquinas
• Entender procesos naturales
• Diseñar sistemas de energía