COMPORTAMIENTO TÉRMICO DE LA MATERIA: TERMODINÁMICA

Durante el siglo XIX se llamó Termodinámica a la parte de la física que estudia el comportamiento térmico de la materia a escala macroscópico y abarca temas como: temperatura, energía, trabajo mecánico, entropía, entre otros. Los conceptos e ideas de la termodinámica en la actualidad son de gran relevancia en el hacer ciencia, ingeniería y en el desarrollo de tecnologías.

La termodinámica se ocupa principalmente de la conversión de la energía térmica en trabajo y viceversa. En este texto se desarrolla la equivalencia de la energía y el trabajo mecánico, así como el principio de conservación de la energía. La termodinámica se ocupa de las propiedades térmicas de la materia como un todo, determinando la relación entre las variables termodinámicas2 que caracterizan el estado del sistema. Para obtener las diferentes relaciones entre las variables termodinámicas del sistema, se ignora la estructura interna de la materia y se trabaja a nivel macroscópico. Así, los átomos y las moléculas en la materia y su comportamiento con la temperatura no se consideran.

Los conceptos básicos de la termodinámica se desarrollan en el contexto de un sistema macroscópico. Se generalizan observaciones experimentales en cuatro leyes, conocidas como: ley cero, primera ley, segunda ley y tercera ley de la termodinámica. Cada una de estas leyes se ha postulado tomando como idea central la temperatura, energía, entropía y el postulado de Nernst. Estas leyes son impresionantemente simples, pero ¿qué es temperatura?, ¿qué es energía?, ¿cómo la noción de energía usada en otras disciplinas se aplica en termodinámica? Y, finalmente ¿el lector puede definir qué es energía? Las ideas abstractas de energía y entropía no son fácilmente conceptualizadas ni entendidas. Sin embargo, en la medida que se maneje y aplique estos conceptos en una diversidad de contextos, gradualmente se comprenderán.