Teorema. primera ley de la termodinámica. Lado del sistema

La Primera Ley de la Termodinámica, también conocida como el principio de conservación de la energía, es un pilar fundamental que podemos entender desde la perspectiva del sistema mismo. Al analizar un sistema, definimos el cambio total de energía del sistema como la suma de las variaciones en sus tres formas principales de energía, tanto a nivel macroscópico como microscópico. Esta ley nos asegura que la energía nunca se pierde ni se crea de la nada; simplemente se transforma o se transfiere.

Para desglosar el cambio total de energía, consideramos tres componentes. Primero, está el cambio en la energía cinética del sistema, que se refiere a cualquier variación en la energía asociada con el movimiento del sistema como un todo. Por ejemplo, si un objeto que estamos estudiando acelera o desacelera, su energía cinética cambia. Segundo, observamos el cambio en la energía potencial del sistema, que se relaciona con su posición dentro de un campo de fuerzas, como el gravitatorio o uno eléctrico. Si un objeto se eleva o cae, su energía potencial se modifica. Finalmente, y de crucial importancia en química, está el cambio en la energía interna, que representa la suma de todas las energías a nivel molecular dentro del sistema: las energías de traslación, rotación y vibración de sus partículas, así como las energías asociadas a las interacciones intermoleculares y a los enlaces químicos. Esta energía interna es el foco principal cuando hablamos de reacciones químicas o cambios de estado.

En esencia, la Primera Ley nos dice que cualquier energía que el sistema gane o pierda debe manifestarse como un cambio en alguna de estas tres formas: cinética, potencial o interna. Esto significa que el calor y el trabajo que el sistema intercambia con sus alrededores son los mecanismos por los cuales estas energías se ajustan. Por lo tanto, si el sistema absorbe calor o recibe trabajo, veremos un aumento en su energía total que se distribuirá entre su energía cinética, potencial o interna. Esta perspectiva es vital para contabilizar de forma precisa todas las transferencias y transformaciones energéticas, permitiendo un análisis coherente de cualquier proceso físico o químico, desde un motor en funcionamiento hasta las complejísimas reacciones metabólicas en los seres vivos.