Resumen Las 4 Leyesdel Universo

 

  Universidad de Guadalajara Lagos de Moreno Efrain Edgardo Cornejo Márquez Márquez   215751266 Ingeniería Electromecánica Ingeniería Electromec ánica  

Resumen

 

Las Cuatro Leyes del Universo Peter Atkins

El libro tiene una parece ser escrito desde una perspectiva muy peculiar, pues es como si estuvieras recibiendo una platica llena de eventos y ejemplos que suelen acompañar a datos y argumentos planteados por el autor, de tal modo que puede inferirse fácilmente que la intención de él, es tratar de enseñarte sobre las leyes de termodinámica, comienza diciéndonos que resumen las propiedades de la energía y sus distintas transformaciones de una forma a otra. Durante el primer capítulo, el libro nos hace una breve a la ley cero de la termodinámica, que después de una breve introducción a conceptos importantes de la termodinámica como lo son sistemas y medio, propiedad extensiva, propiedad intensiva etc. Y después de algunos ejemplos de equilibrio mecánico, nos da la primera ley del libro. Si A se encuentra en equilibrio térmico con B, y B se encuentra en equilibrio

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térmico con C, entonces C está en equilibrio térmico con A ”  A partir de ahí el autor se toma algunas páginas para hablar sobre la creación de las escalas de temperatura y la aplicación de la ley 0 en los termómetros de mercurio. Más adelante se comienza a hablar de le termodinámica clásica nos dice que es la termodinámica que surgió en el siglo XIX, cuando los átomos aun no se aceptaban como algo real, por lo que su enfoque era meramente en estructuras macroscópicas, y cuando los átomos comenzaron a ser aceptados se creó la termodinámica estadística que buscaba recuperar las propiedades macroscópicas de la materia en términos de los átomos constituyentes de la misma. Después nos deja en claro que en resumidas cuentas, mientras que la dinámica se ocupa del comportamiento de cada cuerpo por separado, la termodinámica lo hace del comportamiento medio de un gran número de ellos.

 

En los siguientes párrafos el autor de muestra el trabajo de Boltzmann que en resumidas cuentas averigua que la energía de los átomos y su temperatura están íntimamente relacionada ya que cierra diciendo que podemos pensar entonces en la temperatura como en una medida de la velocidad media de las moléculas de un gas, correspondiendo las temperaturas altas a velocidades medias altas y las bajas a Velocidades medias bajas. El capítulo lo cierra en un breve resumen donde dice Desde el exterior, desde el punto de vista de un observador situando, como

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siempre, en los alrededores (el medio), la temperatura es una propiedad que revela, para dos sistemas puestos en contacto mediante paredes diatérmicas, si estarán en equilibrio térmico —tienen la misma temperatura— o si tendrá lugar un cambio de estado —tienen diferente temperatura que continuará hasta que las temperaturas se igualen. Desde el interior, desde el punto de vista de un observador interno al sistema, con aguda visión microscópica, capaz de percibir la distribución de moléculas entre los estados disponibles de energía, la temperatura es el único parámetro que está relacionado con las poblaciones de estos.” 

En el segundo capítulo el autor desarrolla la primera ley de la termodinámica (Que es técnicamente la segunda). Donde nos dice que es solo una forma mas de la ley de la conservación de la energía, nos explica el comportamiento de la temperatura en comparación con el trabajo, que es la transferencia de energía, más específicamente “el trabajo es la transferencia de energía mediante el movimiento uniforme de los átomos en el medio ” en termodinámica su equivalencia seria la trasferencia de temperatura, debido al comportamiento de las moléculas, a este proceso se le llama calor. El calor es la transferencia de energía mediante el movimiento aleatorio de los átomos en el medio durante todo el capitulo se hace una cantidad elevada de ejemplos y demostraciones, siempre haciendo alusión a que la primera ley se basa esencialmente en la conservación de la energía, en el hecho de que la energía no puede crearse ni destruirse.

 

Otro concepto importante es la entalpia que es la energía liberada en forma de calor por un sistema capaz de expandirse o contraerse libremente cuando tiene lugar un proceso es distinta de la energía total liberada durante el mismo proceso y es igual a la variación de entalpia del sistema, o, la entalpia es la base de una especie de truco contable que lleva la cuenta de manera invisible del trabajo realizado por el sistema, y que revela la cantidad de energía que se libera en forma de calor en el supuesto de que el sistema pueda expandirse libremente con una atmosfera que ejerza presión constante sobre él. En el final de capitulo nos hace una aclaración importante y nos demuestra que la primera ley se basa esencialmente en la conservación de la energía, en el hecho de que la energía no puede crearse ni destruirse. Las leyes de conservación tienen orígenes muy profundos; es una de las razones por las que los científicos, y los termodinámicos en particular, se emocionan tanto cuando no ocurre nada. Hay un teorema célebre, el teorema de Noether, que establece que a toda ley de conservación le corresponde una simetría. Así, las leyes de conservación se basan en diferentes aspectos de la forma del universo que habitamos. En el caso particular de la conservación de la energía, la simetría es la de la forma del tiempo. La energía se conserva porque el tiempo es uniforme: el tiempo fluye a un ritmo constante, no se amontona y transcurre más rápidamente para luego dilatarse y transcurrir más despacio. El tiempo es una coordenada con estructura uniforme. Si el tiempo se amontonara y se dilatara, la energía no se conservaría. Por ello la primera ley de la termodinámica se basa en un aspecto muy profundo de nuestro universo, y los primeros termodinámicos estaban investigando la forma de este sin saberlo El siguiente capitulo llamado La segunda ley, comienza con una breve introducción donde dice lo difícil que es comprender la segunda ley de la termodinámica y con la reiteración de la importancia de la entropía, menciona que la segunda ley proporciona la base de saber porque ocurren los cambios. Para poder entender lo que maneja el capitulo es un recuento de distintas propiedades y funciones, para entender se deben tener en cuenta que mientras que U es una medida de la cantidad de energía que posee un sistema, S es una

 

medida de la calidad de dicha energía, una entropía alta quiere decir alta calidad; una entropía baja quiere decir baja calidad. El resto del capitulo se utiliza una maquina de vapor para hacer distintas analogías a otros sistemas. Cuando se empieza hablar de energía libre, que la define como la energía que tiene la capacidad de realizar trabajo en lugar de convertirse en calor. Antes de enfocarse en la energía libre y como una pequeña introducción nos hace saber que con respecto al calor la entalpía es una herramienta contable, que lleva la cuenta automáticamente de la tasa que debe pagarse o ser reembolsada en forma de trabajo, y que nos permite calcular el calor que se obtendrá sin necesidad de realizar un cálculo aparte para las contribuciones en forma de trabajo. Después nos habla de los tranbajos espontáneos y no espontáneos y de ls complicaciones que poseen ya que un proceso solo puede realizar trabajo si es espontáneo: los procesos no espontáneos deben ser forzados mediante la realización de un trabajo, así que son peor que inútiles por lo que respecta a la producción de trabajo. De los mas importante del capítulo es la introducción de la función de la energía interna y de la entropía denominada energía de Helmholtz que recibe su nombre de Hermann von Helmholtz (1821- 1894), fisiólogo y físico alemán responsable de la formulación de la ley de la conservación de la energía así como de otras importantes contribuciones a la ciencia de las sensaciones, el daltonismo, la propagación nerviosa, el oído, y a la termodinámica en general. Y también destaca la definición de energía de Gibbs aun que tampoco es posible dar una explicación sencilla de la naturaleza molecular de la energía de Gibbs. Para nuestros propósitos, basta con pensar en ella como energía de Helmholtz, como medida de la energía almacenada de manera ordenada y por ello capaz de realizar trabajo útil. Destacando lo siguiente: Un proceso a Volumen constante es espontáneo si lleva aparejada una

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disminución de la energía de Helmholtz. ”  Un proceso a presión constante es espontáneo si lleva aparejada una

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disminución de la energía de Gibbs. ” 

 

Antes de llegar a las conclusiones es necesario tomar en cuenta que el ultimo capitulo habla de la tercera ley de la termodinámica que nos dice que es imposible llegar al 0 absoluto y aun que en cierta parte es cierto, durante este capítulo se hacen una serie de demostraciones y cálculos para hacernos llegar a la conclusión de que “la tercera ley requiere una pequeña modificación para tener en cuenta la discontinuidad de las propiedades térmicas de un sistema a T = 0. Lo primero, en el lado «normal» del cero tenemos que cambiar simplemente la ley y decir «es imposible enfriar un sistema hasta el cero mediante un número finito de ciclos». En el otro lado, la ley dirá «es imposible calentar un sistema hasta el cero en un número finito de ciclos». ” 

Como conclusión, siento que el libro peca de ejemplificación un tanto complejas y extensas, el autor suele desviar el tema en demasiadas ocasiones con intenciones muy poco definidas, si bien el contenido es muy interesante, se vuelve complicado seguirle el hilo, de cualquier modo, logre absorber de cierto modo mucho conocimiento, ya que también suele tener definiciones precisas y las imágenes plasmadas ayudan mucho.