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La primera ley de termodinámica

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La primera ley de termodinámica es una de las leyes fundamentales que rigen el universo físico, y contiene tres conceptos separados pero relacionados:

  • La energía se conserva.
  • La energía tiene muchas formas.
  • La energía se puede convertir de una forma a otra.

La conservación de la energía es la base para todos los procesos en el mundo natural. Un sistema nunca puede producir más energía de la que consume.

Sistemas abiertos vs. sistemas cerrados

Para las leyes de termodinámica, un sistema cerrado no intercambia energía ni materia con los sistemas a su alrededor. En el mundo que observamos, cada sistema es abierto porque está conectado con otro sistema o su ambiente alrededor. Por ejemplo, incluso la Tierra, que está separada del resto del sistema solar gracias a la atmósfera, recibe energía radiante del Sol.

La cantidad total de energía en un sistema cerrado se mantiene constante. Solo se puede cambiar de una forma a otra o transferirse de un cuerpo a otro. Otra manera de considerar este concepto es que el mejor resultado en un sistema cerrado es salir a la par; nunca habrá más energía al final de la que había al principio.

La segunda inferencia de la ley nos dice que la energía existe en formas diferentes. Las distintas formas de energía se manifiestan en la naturaleza, por ejemplo la energía química almacenada en las cadenas de moléculas de los combustibles como el petróleo, el carbón, la madera o el gas natural. Algunas veces la energía existe de una manera más tangible, como por ejemplo la energía radiante directa, un rayo láser o bombillos incandescentes, o la energía mecánica de un objeto en movimiento. Las formas típicas de energía incluyen química (c), atómica (a), eléctrica (e), mecánica (m), radiante (r) y térmica (t).

La tercera inferencia de la primera ley provee mayor uso porque la energía se puede convertir entre sus distintas formas. Por ejemplo, las formas convenientes para almacenarse, como la energía química en un atado de leña, se convierte en energía térmica útil que emana de la chimenea que calienta una casa. La transformación de energía pensada y con un propósito de una forma a otra da pie a muchos aspectos de la sociedad desarrollada: movilidad física, control del clima y refrigeración. Y, tal y como se indicó anteriormente, esta transformación intencional distingue a los humanos de otras especies.

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