PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA- (CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA) MAYER

El primer principio es una ley de conservación de la energía y, a su vez, una definición precisa del calor. Afirma que, como la energía no puede crearse ni destruirse (dejando a un lado las posteriores ramificaciones de la equivalencia entre masa y energía) la cantidad de energía transferida a un sistema en forma de calor más la cantidad de energía transferida en forma de trabajo sobre el sistema debe ser igual al aumento de la energía interna (U) del sistema. El calor y el trabajo son mecanismos por los que los sistemas intercambian energía entre sí.

Q + L = U (1)  ó más precisamente: ΔQ + ΔL = ΔU (2)

Cuando un sistema se pone en contacto con otro de menor nivel energético que él, tiene lugar un proceso de igualación de los niveles energéticos de ambos. El primer principio de la termodinámica identifica el calor, como una forma de energía. Puede convertirse en trabajo mecánico y almacenarse. Experimentalmente se demostró que el calor, que originalmente se medía en unidades llamadas calorías, y el trabajo o energía, medidos en joules, eran completamente equivalentes.

En cualquier máquina, hace falta cierta cantidad de energía para producir trabajo; es imposible que una máquina realice trabajo sin necesidad de energía. Una máquina hipotética de estas características se denomina móvil perpetuo de primera especie. La ley de conservación de la energía descarta que se pueda inventar una máquina así. A veces, el primer principio se enuncia como la imposibilidad de la existencia de un móvil perpetuo de primera especie.

El calor, igual que el trabajo, corresponde a energía en tránsito (proceso de intercambio de energía), el calor es una transferencia de energía y puede causar los mismos cambios en un cuerpo que el trabajo. La energía mecánica puede convertirse en calor a través del rozamiento, y el trabajo mecánico necesario para producir 1 caloría se conoce como equivalente mecánico del calor. Según la ley de conservación de la energía, todo el trabajo mecánico realizado para producir calor por rozamiento aparece en forma de energía en los objetos sobre los que se realiza el trabajo. James Prescott Joule fue el primero en demostrarlo de forma fehaciente en un experimento clásico: calentó agua en un recipiente cerrado haciendo girar unas ruedas de paletas y halló que el aumento de nivel energético del agua era proporcional al trabajo realizado para mover las ruedas.

Cuando el calor se convierte en energía mecánica, como en un motor de combustión interna, la ley de conservación de la energía también es válida. Sin embargo, siempre se pierde o disipa energía en forma de calor porque ningún motor tiene una eficiencia perfecta.

Podés consultar más información en el siguiente enlace  https://www2.montes.upm.es/dptos/digfa/cfisica/termo1p/introtermo1p.html

1-   Efectúe mapa conceptual que sintetice el primer principio de la termodinámica.

   *Fuentes ECURED:http://www.ecured.cu/index.php/Ley_de_conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa

http://www.textoscientificos.com/quimica/termodinamica

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo1p/energiaint.html

http://www.fisicanet.com.ar/fisica/termodinamica/ap04_primer_principio.php

MAYER Y EL PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

(...) El concepto de energía no se afianzó como tal hasta 1851; desde ese año la física pasó de ser la ciencia de las fuerzas a convertirse en la ciencia de la energía. 

El problema es que se trata de un concepto tan abstracto que aún hoy sigue siendo mal comprendido. Dejemos hablar a un físico admirable, Richard Feynman: “Hay una ley que gobierna todos los fenómenos naturales conocidos hasta la fecha. Se llama la conservación de la energía. Establece que hay cierta cantidad que llamamos energía que no varía en los múltiples cambios que ocurren en la naturaleza. Es un principio matemático y significa que hay una cantidad numérica que no cambia cuando algo ocurre”.

Feynman propone la siguiente analogía: Imaginemos un niño que tiene unos bloques que son absolutamente indestructibles y cada uno es igual al otro. Supongamos que tiene 28 bloques. Su madre lo coloca junto a los 28 bloques cada la mañana. Al finalizar el día, por curiosidad, ella cuenta los bloques cuidadosamente y descubre una ley fenomenal: haga lo que haga su hijo con los bloques, ¡siempre quedan 28! Ahora bien, la diferencia entre este ejemplo y el principio de conservación de la energía es que en el segundo caso… ¡no hay bloques!

El concepto de energía sólo nos señala la existencia de una propiedad intangible de la materia, algo que nos permite predecir el curso de los acontecimientos naturales. Una piedra colgando a veinte metros de altura tiene ‘algo’ que otra colocada sobre el suelo no lo tiene, y ese ‘algo’ se pone de manifiesto cuando se suelta y cae. (...)

Ver texto original: https://www.muyinteresante.com/ciencia/52205.html

Mayer y Joule fueron sólo dos de al menos una docena de personas que, entre 1832 y 1854, propusieron de alguna forma la idea de que la energía se conserva. Algunos expresaron la idea vagamente; otros con toda claridad. Algunos llegaron al convencimiento principalmente a través de la filosofía; otros a partir de consideraciones prácticas en el uso de motores y máquinas o a partir de experimentos de laboratorio; otros más por una combinación de factores. Muchos, entre ellos Mayer y Joule, trabajando independientemente de todos los demás. Una cosa era evidente, la idea de la conservación de la energía estaba, de alguna manera, «en el aire».

Otros textos: https://culturacientifica.com/2017/07/04/se-establece-principio-conservacion-la-energia/

Mayer, Joule y el concepto de energía

SOBRE EL DESCUBRIMIENTO DE ESTA LEY

Es una de las leyes más importantes de la conservación; según dicha ley, la energía al pasar de una forma a otra no desaparece ni se crea. Cuando un sistema material pasa de un estado a otro, el cambio de su energía corresponde rigurosamente al incremento o a la disminución de energía de los cuerpos que entran en interacción con el sistema. Los procesos en que la energía se convierte de una forma en otra se hallan regulados por equivalencias numéricas rigurosamente determinadas. La ley de la conservación de la energía fue descubierta a mediados del siglo XIX gracias a los trabajos de Mayer, Joule, Helmholtz y otros. 

Precedieron a este descubrimiento las ideas sobre la conservación de la materia y de la energía enunciadas por Descartes, Leibniz y Lomonósov. La ley de la conservación de la energía posee un hondo sentido filosófico. Constituye una confirmación, proporcionada por la ciencia natural, de la idea materialista acerca de la indestructibilidad del movimiento. Engels consideraba el descubrimiento de tal ley como uno de los tres grandes descubrimientos que constituyen el fundamento científico-natural de la concepción materialista dialéctica de la naturaleza. En esa ley se revela la unidad del mundo material. 

Según palabras de Engels, con el descubrimiento de la ley de la conservación de la energía “la unidad de todo el movimiento en la naturaleza ahora ya no es una afirmación filosófica, sino un hecho científico-natural” (t. XX, pág. 512). La física actual aporta una confirmación cada vez más sólida y amplia de la ley de la conservación de la energía y pone de manifiesto la inconsistencia de toda tentativa para impugnarla.