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Introducción a la termodinámica: principios básicos y leyes de los gases

Compressed Air Wiki Thermodynamics Physics of Air Compressors Basic Theory

Una rama muy interesante de la física es la termodinámica, especialmente para obtener información sobre los compresores de aire. En este artículo le brindamos una breve introducción a la termodinámica y analizamos los principios básicos y las leyes de los gases de Boyle y Charles.

¿Cuáles son las leyes de la termodinámica?

La energía existe en diversas formas, como la térmica, física, química, radiante (luz, etc.) y eléctrica. La termodinámica es el estudio de la energía térmica, es decir, la capacidad para producir un cambio en un sistema o de realizar un trabajo.

La primera ley de la termodinámica enuncia el principio de conservación de la energía. En ella se afirma que la energía no se puede crear ni destruir, y de esto se deduce que el total de energía en un sistema cerrado siempre se conserva, permanece constante y simplemente cambia de una forma a otra. Por tanto, el calor es una forma de energía que se puede generar del trabajo o convertirse en trabajo.

La segunda ley de la termodinámica establece que existe una tendencia en la naturaleza a avanzar hacia un estado de mayor desorden molecular. La entropía es una medida de desorden: los cristales sólidos, la forma más estructurada de la materia, tienen valores de entropía muy bajos. Los gases, más altamente desorganizados, tienen valores altos de entropía. La energía potencial de los sistemas energéticos aislados que está disponible para realizar el trabajo disminuye con el aumento de la entropía. La segunda ley de la termodinámica establece que el calor nunca puede transferirse, por "su propio esfuerzo", de una zona de menor temperatura a otra de temperatura más alta.

Leyes de los gases de Boyle y Charles

La ley de Boyle establece que si la temperatura es constante (isoterma), el producto de la presión y el volumen es constante (fórmula)

La ley de Boyle establece que si la temperatura es constante (isoterma), el producto de la presión y el volumen es constante.

La ley de Charles indica que a presión constante (isobara), el volumen de un gas cambia en proporción directa al cambio de temperatura (fórmula)

La ley de Charles indica que a presión constante (isobara), el volumen de un gas cambia en proporción directa al cambio de temperatura.

La ley general del estado de los gases es una combinación de las leyes de Boyle y Charles. Esto indica cómo la presión, el volumen y la temperatura se relacionan entre sí.

La ley general del estado de los gases es una combinación de las leyes de Boyle y Charles. Esto indica cómo la presión, el volumen y la temperatura se relacionan entre sí. Cuando se cambia una de estas variables, afecta al menos a una de las otras dos variables.

La constante del gas individual R solo depende de las propiedades del gas. Si una masa m del gas ocupa el volumen V

La constante del gas individual R solo depende de las propiedades del gas. Si una masa m del gas ocupa el volumen V, la relación se puede escribir:

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