Primera Ley de la Termodinamica

El primer principio de la termodinámica o primera ley de la termodinámica​ es un principio que refleja la conservación de la energía en el contexto de la termodinámica y establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien este intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará.

La primera ley de la termodinámica establece que el cambio en la energía interna de un sistema, ΔU, es igual al calor neto que se le transfiere, Q, más el trabajo neto que se hace sobre él, W. En forma de ecuación, la primera ley de la termodinámica es: ΔU=Q+W

Aquí, ∆U es el cambio en la energía interna U del sistema, Q es el calor neto que se le ha transferido (es decir, Q es la suma de todo el calor transferido por y hacia el sistema) y W es el trabajo neto realizado sobre el sistema.

Cañón de Rumford

Los cañones se fabricaban haciendo un agujero en una pieza de metal macizo y Rumford observó que se generaba una enorme cantidad de calor en el proceso. ... Rumford podía haber tomado nota y ya está pero, en vez de eso, hizo varias mediciones y experimentos meticulosos. Para ello sumergió en agua una masa metálica acoplada al taladro que perforaba el cañón y midió la velocidad a la que subía la temperatura del agua mientras el taladro trabajaba en la pieza. Sus resultados demostraban que si no se enfriaba activamente con agua el calor generado hubiese sido suficiente como para fundir toda la pieza.

Después de repetir el experimento en muchas ocasiones, Rumford llegó a la conclusión de que el calor no se conserva sino que se genera cuando se realiza trabajo.

Equivalente mecanico de calor (experimento Joule)

En el experimento de Joule se determina el equivalente mecánico del calor, es decir, la relación entre la unidad de energía joule (julio) y la unidad de calor caloría.

Hace referencia a que el movimiento y el calor son mutuamente intercambiables, y que en todos los casos, una determinada cantidad de trabajo podría generar la misma cantidad de calor siempre que el trabajo hecho se convirtiese totalmente en energía calorífica.

Representación gráfica del trabajo

En una gráfica fuerza-desplazamiento, el trabajo es el área encerrada entre la curva del valor de la fuerza efectiva y el eje x.

Trabajo Realizado por Fuerza Constante

En el caso de que la fuerza sea constante, el valor del trabajo coincide con el del área de un rectángulo, tal y como puede observarse en la figura.

Para calcular el trabajo realizado por una fuerza variable, podemos proceder dividiendo el desplazamiento en pequeños tramos iguales, y suponer que la fuerza es "más o menos" constante en dichos tramos. Sumando el área de todos los tramos se obtiene, aproximadamente, el trabajo. Cuanto más estrechos sean los rectángulos considerados, mejor será la aproximación.