Se denomina termodinámica a la parte de la física encargada del estudio de fenómenos vinculados con el calor. Se ocupa especialmente de las propiedades macroscópicas de la materia, de las formas de energía, haciendo hincapié en la temperatura. También estudia los intercambios de energía térmica entre distintos sistemas como asimismo las consecuencias a nivel químico de tales intercambios y las consecuencias a nivel mecánico; esto es importante para comprender como la energía calórica se transforma en energía mecánica y viceversa; justamente, esta disciplina debe su desarrollo a la necesidad de optimizar la eficiencia propia de las máquinas de vapor y nos explica por qué ni estas ni ninguna otra máquina puede ser eficiente completamente.
La termodinámica estudia sistemas en equilibrio. Esto significa que as distintas propiedades a considerar en un sistema, como por ejemplo la presión, el volumen, la masa, permanecen constantes. El punto de partida para adentrarse en la disciplina es el conocimiento de sus leyes: la ley cero de la termodinámica o de equilibrio térmico, la primera ley de la termodinámica o principio de conservación de la energía, la segunda ley de la termodinámica relativa al trabajo y al calor y la tercera ley de la termodinámica acerca de la imposibilidad de llegar al cero absoluto.
La ley cero establece que si un sistema A y otro B tienen la misma temperatura y B tiene la misma temperatura que un sistema C, entonces A y C también tienen la misma temperatura.
La primera Ley de la termodinámica sostiene que la energía no puede crearse ni destruirse, solo puede transformarse; así, el calor es una forma de energía que puede convertirse en trabajo mecánico.
Por su parte, la segunda ley de la termodinámica señala que solo es posible la realización de un trabajo a partir del paso del calor de un cuerpo con menor temperatura a uno de mayor temperatura; esta ley además da una explicación del por qué existe una parte de la energía que no puede convertirse en trabajo.
Finalmente, la tercera ley de la termodinámica establece que el cero absoluto es imposible de conseguirse con un número finito de pasos, aunque es posible acercársele indefinidamente. La termodinámica es una de las disciplinas de mayor importancia en el desarrollo de la ciencia; su celebridad se debió en parte a las inquietudes que despertó la revolución industrial. No obstante, es oportuno destacar que sus leyes son válidas únicamente para sistemas macroscópicos pero improcedentes a nivel cuántico.
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