La asignatura de Termodinámica, existente en múltiples grados, suele presentar dificultades a la hora de resolver problemas. La mayoría de dificultades se deben a detalles que pasamos por alto o a la confusión de conceptos. En este artículo trataremos de ofreceros algunas herramientas para mejorar vuestra resolución de problemas.
¿Qué es la Termodinámica?
Para poder resolver los problemas correctamente, lo primero que debemos saber es qué es exactamente lo que estamos estudiando. Podemos definir la termodinámica como una rama de la física que estudia las interacciones entre el calor y otras manifestaciones de energía. Es una rama que trata procesos de transferencia de calor, variaciones en volumen, presión y temperatura, y cómo realizar un trabajo con la energía, entre otras cosas.
Existen cuatro leyes principales: el equilibrio termodinámico, el principio de la conservación de la energía, el aumento de la entropía y la imposibilidad del cero absoluto.
Conceptos fundamentales en Termodinámica
Una vez tenemos claro lo que es la termodinámica, debemos familiarizarnos con los distintos conceptos que se tratan en esta rama de la física. Deberemos entender perfectamente lo que consideramos sistema y lo que consideramos entorno y también tener claro lo que es la entalpía, la entropía, el trabajo, el calor y el calor específico, entre otras cosas asociadas a estos términos. Esto nos ayudará a plantear los problemas de una forma correcta y nos permitirá elegir la fórmula adecuada en cada caso.
Criterio de signos en Termodinámica
Los signos son muy importantes en termodinámica. Estos nos ayudarán a evaluar el sentido de los intercambios de energía entre el sistema y su entorno, en forma de calor y trabajo.
Hay que tener en cuenta que la convención de signos es un criterio pautado y puede variar según el país en el que nos encontremos o según el libro que consultemos. Si consideramos, por ejemplo, que el trabajo realizado sobre el sistema es negativo, entonces el trabajo realizado por el sistema será positivo.
El criterio que utilicemos o que nos venga dado deberá ser mantenido en todos los pasos del problema que estemos realizando, ya que así los balances de energía y las ecuaciones serán coherentes y nuestros resultados no contendrán errores derivados de un mal uso de signos.
Otro concepto termodinámico importante es el signo de la entalpia de reacción. La entalpia de reacción, si es negativa, se corresponderá con una reacción exotérmica y, si es positiva, con una reacción endotérmica.
Cada operación que realicemos en termodinámica dependerá del uso correcto de los signos, por lo que es muy importante saber establecer una relación entre los conceptos y su desarrollo matemático.
Unidades y constantes en Termodinámica
Uno de los errores más comunes en los problemas de termodinámica es operar utilizando valores de unidades distintas o de unidades que no son compatibles. No es lo mismo trabajar con una presión en pascales que en atmósferas, el volumen se puede dar en litros o en metros cúbicos y, por poner otro ejemplo, la energía puede estar en calorías o en joules.
Además de las distintas variables, tenemos que tener en cuenta que en las fórmulas también están presentes determinadas constantes y que estas también suelen tener unidades. Las unidades de nuestras variables y de las constantes que operen entre sí en una determinada ecuación siempre deben corresponderse.
Si tenemos claros todos estos pasos y sabemos comprenderlos y aplicarlos en las distintas fórmulas, reduciremos la probabilidad de cometer errores en la resolución de los problemas. Sea como sea, cuantos más problemas de termodinámica hagamos y más practiquemos, mejor. Es sencillo equivocarse al principio y practicar mucho nos ayudará a evitar posibles errores en el examen.
