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sábado, 31 de mayo de 2025

Teorema. Primera ley de la termodinámica. Lado de los alrededores.


El cambio en la energía interna de un sistema, que como hemos visto es una función de estado, puede ocurrir únicamente debido a la transferencia de calor o la realización de trabajo. Para enfatizar que estos parámetros, si bien no son vectores en el sentido físico estricto, poseen una dirección o sentido crucial que depende de la perspectiva del sistema, utilizaremos una notación cuasivectorial. Esta notación especial, que denotaremos con un arpón sobre la letra (por ejemplo, W para trabajo), busca recalcar explícitamente que la energía se mueve hacia adentro o hacia afuera del sistema, lo cual es fundamental para el balance energético.

La elección del arpón en lugar de la flecha de vector tradicional (→) no es caprichosa; es una distinción importante. Con la flecha de vector, típicamente se hace referencia a magnitudes que poseen una dirección espacial definida y cumplen con las reglas de adición vectorial. Sin embargo, el calor y el trabajo, en termodinámica, no tienen una dirección espacial inherente; su "dirección" se refiere al flujo de energía en relación con el sistema: si entra o si sale. Por eso, el arpón indica que, aunque no son vectores en toda la extensión de la palabra, sí comparten los problemas de direccionalidad asociados a estos, lo que requiere un convenio de signos claro para su correcta interpretación y aplicación.

Esta convención nos permitirá ser precisos al describir los procesos termodinámicos. Por ejemplo, cuando se realiza trabajo sobre un sistema, se le asigna un signo positivo; si el sistema realiza trabajo, el signo es negativo. De manera similar, si el sistema absorbe calor, este es positivo, y si lo libera, es negativo. Al usar esta notación cuasivectorial, evitamos ambigüedades y reforzamos visualmente que, para el cálculo de la variación de energía interna, el sentido del flujo de calor y trabajo es tan importante como su magnitud, permitiendo una aplicación coherente y rigurosa de la Primera Ley de la Termodinámica en diversos contextos.

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