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Introducción a la primera ley de la termodinámica

Transcripción del video

ahora vamos a explorar la primera ley de la termodinámica y antes incluso de que hablemos de la primera ley de la termodinámica algunos de ustedes se pueden estar preguntando bueno que es la termodinámica pues bien podemos darnos una idea si analizamos las raíces de esta palabra tenemos termo que significa el calor y dinámica las propiedades del calor como se mueve cómo se comporta el calor y eso es más o menos lo que es la termodinámica se trata del estudio del calor y la temperatura y cómo se relacionan con la energía y el trabajo y cómo las diferentes formas de energía pueden ser transformadas de una forma a otra y eso es realmente el corazón de la primera ley de la termodinámica que vimos en el vídeo sobre introducción a la energía y la primera ley de la termodinámica nos dice que la energía esto es muy importante así que voy a escribir lo la energía no se crea ni se destruye no se crea ni se destruye incluye sólo se puede transformar de una forma a otra sólo se puede transformar de una forma a otra o podría ser transferida pero no va a poder ser creada o destruida y quiero que realmente comprendas esto y vamos a mirar un montón de ejemplos y pensar con la energía que estamos observando o que estamos viendo en un sistema y luego pensar de dónde viene esa energía darnos cuenta de que no está saliendo de la nada que no está desapareciendo y que no está siendo destruida tampoco vamos a empezar con ese ejemplo de un foco o bombilla y te invito a pausar el vídeo y que pienso es en las formas de energía que podemos ver aquí y luego pensar de dónde está viniendo es energía y a dónde se va bueno la forma más obvia de energía que podemos ver aquí y esta es la función principal de un foco es la energía radiante vemos las ondas electromagnéticas la luz siendo emitida desde el foco esta es la energía radiante energía radiante y esa energía radiante se debe al calor que se genera en este filamento conforman los electrones pasan a través del filamento se genera calor así que tenemos energía térmica energía térmica pero de dónde viene esta energía radiante y esta energía térmica una vez más la primera ley de la termodinámica nos dice no está siendo creada de la nada debe ser transformada o transferida desde algún lugar bueno te acabo de dar una pista esta energía térmica se debe a los electrones que se mueven a través del filamento se están moviendo a través del filamento que presenta cierta resistencia y eso genera calor así que los electrones se mueven a través de éste filamento y conforme se mueven a través de esa resistencia generan calor así que también tenemos energía cinética de los electrones voy a escribir ese para abreviar la energía cinética de los electrones y de dónde viene esta energía cinética pues viene de la energía potencial probablemente esto esté conectado a una toma de corriente o un enchufe de algún tipo permítanme dibujar una toma de corriente por aquí voy a dibujar un enchufe por aquí y si éste es el enchufe eléctrico de tu casa existe un potencial electrostático entre estas dos terminales y así cuando haces una conexión los electrones son capaces de moverse y vamos a entrar en detalles de la corriente alterna y directa en el futuro pero hay un potencial electrostático desde este punto hasta este punto suponiendo que es la dirección en la que los electrones band y es la energía potencial la que convertimos a la energía cinética de los electrones que se encuentran en la forma de una corriente eléctrica y luego eso es transformado en energía térmica y energía radiante ahora bien qué pasó después digamos que desenchufar el foco y la luz se apaga qué pasa con toda esa energía está ahí todavía bueno la energía térmica se va a continuar disipando a través del sistema y esto sería un sistema abierto que consiste en el aire dentro del foco no se puede ver bien el foco pero se ve algo así el aire va a calentarse y luego va a calentar el vidrio que está alrededor y eso va a calentar el aire circundante por lo tanto la energía térmica va a ser transferida y la energía radiante se va a mover hacia el exterior y podría ser convertida en otras formas de energía muy probablemente en energía térmica ya que probablemente va a calentar otras cosas bueno qué pasa con una mesa de billar sí golpeó una bola de billar que va a ocurrir con esa energía pues algo de esa energía podría estar yendo a golpear la siguiente bola que podría ir a golpear la siguiente bola pero como todos sabemos si alguna vez has jugado villar en algún momento se van a detener entonces qué pasó con toda esa energía bueno mientras estaban rodando hubo cierta resistencia del aire por lo que están chocando contra las moléculas de aire y se genera fricción con el aire y esa energía va a ser esencialmente convertida en calor y una tendencia que va a saber con mucha frecuencia es que conforme un sistema progresa una gran parte de la energía tiende a convertirse en calor en lugar de hacer algún trabajo útil por lo que vamos a tener que conforme las bolas de billar se mueven está la fricción con el aire por lo que una parte de esa energía cinética va a ser convertida en energía térmica también va a haber fricción con el filtro de la mesa y esa fricción implica que vas a tener moléculas frotándose unas contra otras eso también va a ser convertido en calor y debido a que la energía cinética se agotó y se sigue agotando de la fricción lo que está esencialmente convirtiendo la energía cinética en energía térmica con el tiempo ya no habrá más energía cinética ahora qué pasa con este levantador de pesas está usando la energía química en el atp que se encuentra en sus músculos que se convierte en energía cinética que mueve sus músculos que mueven esta pesa pero una vez que está en esta posición qué pasa con toda esa energía bueno una gran parte de esa energía ahora se está almacenando como energía potencial energía potencial tiene esta gran pesa sobre su cabeza y sí en soltar a esa pesa está simplemente se caería yo no recomendaría que hiciera eso la pieza caería bastante rápido y entonces ahora una gran parte de la energía ha sido almacenada como energía potencial pero también se habría generado calor sus músculos habrían generado calor incluso el acto de mover la pieza por el aire va a generar algo de calor en el aire algo de fricción con el aire y quiero que veas que esta energía no está saliendo de la nada se está convirtiendo de una forma u otra está siendo transferida de una parte del sistema a otra ahora podemos ver estos ejemplos aquí lo mismo ocurre con el corredor su energía química está permitiendo que sus músculos se muevan y eso se transforma en energía cinética para todo su cuerpo su cuerpo se está moviendo pero en algún momento se detiene y entonces a dónde se va toda esa energía bueno una parte de la energía será calor en su cuerpo que está siendo disipada en el aire y también cuando estaba corriendo hubo contacto con el suelo eso va a hacer que las moléculas de la tierra viven un poco algo de esta vibración será transferida como sonido que es el movimiento de partículas de aire moviéndose a través del aire y gran parte de esa energía será calor vamos a ver eso un y otra y otra vez ahora vamos con el clavadista aquí arriba tenemos principalmente energía potencial que después se convierte en energía cinética conforme va cayendo hacia el agua pero qué sucede una vez que cae dentro del agua bueno entonces esa energía va a ser transferida al agua y vamos a tener estas sondas en el agua que se alejan y también se aumentará la fricción aunque bueno en realidad habríamos tenido ficción mientras que allá por el aire por lo que se habría generado un poco de calor y habría habido también un poco de calor generado por la fricción con el agua normalmente no pensamos que haya fricción con el agua pero hay algo de fricción con el agua y también están esas sondas hay una gran energía cinética en el agua que está siendo transferida hacia fuera desde donde el clavadista entró al agua y podría seguir y seguir aquí hay energía potencial química del combustible está ocurriendo una combustión y esa energía es convertida en energía térmica y la energía radiante que asociamos con el fuego y eso no desaparece la energía radiante sólo sigue irradiando hacia el exterior tal vez podría calentar algo y la energía térmica simplemente se disipará hacia afuera y calentar a las cosas a su alrededor lo mismo con este rayo empieza con el potencial electrostático donde la parte inferior de las nubes es más negativa y el suelo es positivo y en algún momento esa energía potencial se convierte en energía cinética conforme se da la transferencia de electrones a través del aire y luego eso se convierte en calor y energía radiante así que el objetivo principal de este vídeo es que sin importar el ejemplo en que nos fijemos si lo analizas cuidadosamente y te invito a hacer esto en tu día a día la energía no se genera por arte de magia siempre éste está siendo convertida de una forma a otra