Concepto de Termodinámica Y Su Origen

Introducción

Es la rama de la física que se encarga de estudiar los efectos de los cambios de temperatura, presión y volumen de un sistema físico que podría ser: Un material, un líquido, un conjunto de cuerpos, entre otros. A un nivel de estudio y análisis macroscópico. El origen ‘termo’ significa calor y dinámica al movimiento, sabiendo su significado podemos decir que la termodinámica estudia el movimiento del calor en un cuerpo. La materia está compuesta por diferentes partículas que se mueven de manera desordenada con el fin de estudiar dicho movimiento.

En términos generales, la termodinámica se ocupa de la transferencia de energía de un lugar a otro y de una forma a otra. El concepto clave es que el calor es una forma de energía que corresponde a una cantidad definida de trabajo mecánico. Prácticamente se fundamenta en la diversidad de fenómenos físicos que describe. En consecuencia, ha permitido que el conocimiento radique a gran escala su productividad tecnológica. Observando los efectos que poseen a nivel macroscópico, cambios de temperatura, presión, densidad, masa y volumen en cada sistema.

Desarrollo

Es fundamental percibir sus conceptos básicos, previamente a entender cómo es el proceso de la termodinámica. El estado de equilibrio es uno de ellos, es aquel que se caracteriza como el proceso dinámico que tiene sitio en un sistema tanto lo que es el volumen como la temperatura y la presión no varían.

Origen de la termodinámica

Los procedimientos empíricos de la termodinámica que llevaron a la construcción de elementos que terminaron siendo los más empleados para el desarrollo de la vida del hombre siendo una de las disciplinas más extensas y conocidas en toda la historia.

El movimiento producido por la energía del vapor de agua, llevo a despertar la curiosidad de muchos amantes de la física y otras disciplinas más. Esto fue perfeccionado la tecnología con el fin de facilitar la vida ser humana gracia, el trabajo manual fue sustituido por máquinas que se desempeñaban en su realización como en su rapidez.

El próximo objetivo era profundizar el potencial máximo de rendimiento con respecto a las operaciones y funcionamiento del vapor logrando regirse a las leyes y principios del mismo. Gracias a estos principios del vapor y sus fuentes primitivas, la termodinámica fue ampliando nuevas áreas en su campo haciendo referencia en motores de combustión interna y lo más último en cohetes. La construcción de las calderas también jugó un papel importante en el binomio de máquinas térmicas-termodinámicas.

El uso de las propiedades del vapor para succionar agua de las minas fue el comienzo donde se destacó como tal, hoy se trata de lograr las máximas potencias con un mínimo de contaminación y un máximo de economía esto quiere decir que no trata de limitarse y se buscan formas de desarrollo, ya que sus rendimientos fueron insignificantes. Con la identificación de las primitivas máquinas térmicas fueron el avance de la termodinámica a través del tiempo. Y se dividió en tres etapas: empírica, tecnológica y científica.

La etapa empírica

La termodinámica marcó un origen en su experiencia y hallazgos perfeccionándose con el paso del tiempo.

Su origen menciona que sus antiguas máquinas si fueron construidas en laboratorios, algunos modelos las máquinas térmicas también formaron parte en la existencia de Cristo en aquellos tiempos que se utilizaban como instrumentos para la creación de movimientos autónomos. La eolípila de Herón era un artefacto que usaba la reacción producida por el vapor al salir por un orificio para lograr un desplazamiento. Siendo la primera máquina que empleó el principio de las turbinas que actualmente conocemos.

En 1929 el italiano Giovanni Branca diseñó una máquina que tenía la capacidad de realizar un movimiento basándonos en el impulso que producía sobre una rueda el vapor que salía por un caño siendo el primer intento de construcción de turbinas de acción que conocemos en la actualidad. Pero no se sabe si en realidad si fue construida.

La máquina de fuego de Savery fue la primera aplicación del trabajo mediante la fuerza del vapor cristaliza. Esta máquina consistía en un cilindro conectado por medio de una cañería a la fuente de agua que se quería bombear, el cilindro se completaba de vapor de agua, se cerraba la llave de ingreso y luego se enfriaba, cuando el vapor se condensaba se producía un vacío que permitía él subiera.

La etapa tecnológica

La bomba de Savery tenía un elemento móvil las válvulas de accionamiento manual, funcionaba haciendo el vacío, de la misma manera en que ahora lo hacen las bombas aspirantes, por ello la tecnología de esa época no era adecuada para el logro se vació elevados. La máquina de vapor de Thomas Newcomen construida en 1712 y fue el primer aparto considerado como una máquina que sí poseía partes móviles. Consistió en la utilización del vacío del cilindro para mover un pistón que a su vez proveía movimiento a un brazo de palanca que actuaba sobre una bomba convencional de las llamadas aspirante-impelente.

Esta máquina representa el comienzo la historia de las máquinas térmicas. Las dimensiones del cilindro, órgano principal para la creación del movimiento eran: 53,3 cm de diámetro y 2,4 metros de altura, producía 12 carreras por minuto y elevaba 189 litros de agua desde una profundidad de 47,5 metros. La máquina de Newcomen consiste en que la producción de un movimiento oscilatorio habilita el uso de la máquina para otros servicios que requieran movimiento alternativo, es decir, de vaivén. 

En esa época no existían métodos que permitieran medir la potencia desarrollada por las máquinas ni unidades que permitieran la comparación de su rendimiento, no obstante, los datos siguientes dan una idea del trabajo realizado por una máquina que funcionó en una mina en Francia, contaba con un cilindro de 76 cm de diámetro y 2,7 metros de altura, con ella se pudo completar en 48 horas una labor de desacote que previamente había requerido una semana con el trabajo de 50 hombres y 20 caballos operando en turnos durante las 24 horas del día.

El inglés Johon Smeaton fue quien terminó de completar la máquina de Newcomen. Un detalle de la potencia lograda lo podemos ver en el trabajo encargado por Catalina II de Rusia quien solicitó bombear agua a los diques secos del fuerte de Kronstadt. Esta tarea demoraba un año usando molinos de viento de 100 metros de altura, la máquina de Smeaton demoró solamente dos semanas. Se debe destacar que el perfeccionamiento consistió en la optimización de los mecanismos, cierres de válvulas, etc.

Etapa científica

El fundador de la termodinámica como disciplina teórica Sadi Carnot, que a los 23 años escribió su cumbre. Este escrito estuvo desconocido durante 25 años hasta que el físico Lord Kelvin redescubriera la importancia de las propuestas contenidas en él. Pero al parecer kevin no estuvo satisfecho con las teorías, ya que no avaluaban las propuestas del diseño de máquinas a vapor y le llamo la atención por el hecho de no hacer referencia a un motor, máquina o fluido en especial.

Carnot fue quien desarrolló el concepto de proceso cíclico haciendo que su propuesta tenía bases y que el trabajo se producía enteramente ‘dejando caer’ calor desde una fuente de alta temperatura hasta un depósito a baja temperatura. También apropiándose del concepto de máquina reversible.

Conclusión

Es importante adaptarse con los conceptos que vamos a introducir a continuación, pues, aunque en un primer acercamiento pueden parecer algo indefinido, te permitirían estudiar el comportamiento de sistemas sólido (un motor, un inflador de aire, etc.) con bastante precisión. La termología y la mecánica son disciplinas de la termodinámica que fueron separadas hasta el siglo XIX. La primera se encargaba únicamente de los fenómenos térmicos y la segunda simplemente el movimiento, la fuerza y el trabajo.

El principio de conservación es la primera ley de la termodinámica de la energía, se dice qué si un sistema hace un intercambio de calor con otro, su propia energía interna se transformará. Llevando a cabo la primera ley se cumple la segunda ley de la termodinámica que consiste en distintas restricciones para las transferencias de energía. Y por último tenemos la tercera la ley de la termodinámica, mencionando que no es posible lograr una marca térmica que llegue al cero absoluto a través de una cantidad finita de procedimientos físicos.