Laprimera ley de la termodinmicaestablece que la energa no se crea, ni se destruye, sino que se conserva. Entoncesesta ley expresa que, cuando un sistema es sometido a unciclo termodinmico, el calor cedido por el sistema ser igual al trabajo recibido por el mismo, y viceversa.Es decirQ = W, en que Q es el calor suministrado por el sistema al medio ambiente y W el trabajo realizado por el medio ambiente al sistema durante el ciclo.Un ejemplo sencillo seria: Alremover con un taladroel agua contenida en un recipiente, le estamos aplicando trabajo, que es igual al calor que este emite al medio ambiente al calentarse. En este caso, el sistema puede ser el agua, el medio sera el taladro, el aire circundante y todo lo que est fuera del sistema que no sea agua (pues lo que est afuera recibir calor delsistema).Este enunciado supone formalmente definido el concepto detrabajo termodinmico, y sabido que los sistemas termodinmicos slo pueden interaccionar de tres formas diferentes (interaccin msica, interaccin mecnica e interaccin trmica). En general, el trabajo es una magnitud fsica que no es una variable de estado del sistema, dado que depende del proceso seguido por dicho sistema. Este hecho experimental, por el contrario, muestra que para los sistemas cerrados adiabticos, el trabajo no va a depender del proceso, sino tan solo de los estados inicial y final. En consecuencia, podr ser identificado con la variacin de una nueva variable de estado de dichos sistemas, definida comoenerga interna.Se define entonces la energa interna,, como una variable de estado cuya variacin en un proceso adiabtico es el trabajo intercambiado por el sistema con su entorno:

Cuando el sistema cerrado evoluciona del estado inicial A al estado final B pero por un proceso no adiabtico, la variacin de la Energa debe ser la misma, sin embargo, ahora, el trabajo intercambiado ser diferente del trabajo adiabtico anterior. La diferencia entre ambos trabajos debe haberse realizado por medio de interaccin trmica. Se define entonces la cantidad de energa trmica intercambiadaQ(calor) como:

Siendo U la energa interna, Q el calor y W el trabajo.Por convenio, Q es positivo si va del ambiente al sistema, o negativo si lo ha perdido el sistema y W, es positivo si lo realiza el ambiente contra el sistema y negativo si est realizado por el sistema.Esta definicin suele identificarse con la ley de laconservacin de la energay, a su vez, identifica elcalorcomo una transferencia deenerga. Es por ello que la ley de la conservacin de la energa se utilice, fundamentalmente por simplicidad, como uno de los enunciados de la primera ley de la termodinmica:La variacin deenergade unsistema termodinmicocerrado es igual a la diferencia entre la cantidad decalory la cantidad detrabajointercambiados por el sistema con sus alrededores.En su forma matemtica ms sencilla se puede escribir para cualquier sistema cerrado:

donde: es la variacin de energa del sistema, es el calor intercambiado por el sistema a travs de unas paredes bien definidas, y es el trabajo intercambiado por el sistema a sus alrededores.

La primera ley para un sistemaEn este caso, el sistema podra ser el agua contenida en un recipiente, y el medio ambiente todo lo que rodea el recipiente, que serian desde la cocina en donde descansa el recipiente con agua hasta el quemador que le suministra calor, en fin, laatmsferay todo lo que est fuera del recipiente.Supongamos que encima de este recipiente colocamos una tapa, nicamente usando su peso. Supongamos adems que al recipiente se le suministra calor del quemador de la cocina que lo contiene. A medida que el agua empieza a hervir,la tapa empieza a moverse cada vez ms rpidamente. El movimiento de la tapa es entonces el desplazamiento que representa el trabajo realizado por el sistema sobre el medio ambiente.

EstadoUnestado termodinmicoes un conjunto de los valores que toman las propiedades de unsistema termodinmicoque deben ser especificadas para reproducir el sistema. Los parmetros individuales son conocidos como variables de estado, parmetros de estado o variables termodinmicas. Una vez que una cantidad suficiente del conjunto de variables termodinmicas ha sido especificado, los valores de todas las otras propiedades del sistema son determinadas nicamente. El nmero de valores requeridos para especificar el estado depende del sistema, y no es siempre conocidoEnfsicayqumicase observa que, para cualquier sustancia o elemento material, modificando sus condiciones detemperaturaopresin, pueden obtenerse distintos estados o fases, denominadosestados de agregacin de la materia, en relacin con lasfuerzas de uninde las partculas (molculas, tomos o iones) que la constituyen.Todos los estados de agregacin poseen propiedades y caractersticas diferentes, los ms conocidos y observablescotidianamenteson cuatro, las llamadas fasesslida,lquida,gaseosayplasmtica. Otros estados son posibles, pero no se produce de forma natural en nuestro entorno por ejemplo:condensado de Bose-Einstein,condensado ferminicoy las estrellas de neutrones. Otros estados, como plasmas de quark-glun, se cree que son posibles.1Propiedades de estado.

Todo estado de equilibrio de un sistema se describe completamente especificando los valores de unas pocas magnitudes fsicas denominadas variables de estado, propiedades de estado o coordenadas termodinmicas de estado. Son magnitudes macroscpicas, medibles experimentalmente.

Condiciones que debe cumplir una variable para que sea considerada variable de estado o propiedad de estado de un sistema: a) si tiene slo un valor, y solamente uno, en cada estado de equilibrio; b) si el cambio que experimenta su valor, al pasar el sistema de un estado de equilibrio a otro, es independiente del proceso causante del cambio; c) si es funcin de otras variables de estado y solamente entonces. Estas condiciones son tambin condiciones de las llamadas funciones puntuales en matemtica; por lo tanto, las propiedades de estado de un sistema son funciones puntuales.

Las funciones o propiedades de estado pueden ser de dos tipos: a) aquellas que son independientes del tamao (V), o masa (m), o cantidad de materia (n) del sistema, son propiedades intensivas; por ejemplo. presin, temperatura, densidad, etc. b) aquellas que dependen del tamao o masa o cantidad de materia, son propiedades extensivas; por ejemplo, volumen, energa, entalpa, entropa, etc. Las propiedades intensivas no son aditivas; en cambio si lo son las propiedades extensivas.

Es posible transformar una propiedad extensiva en intensiva, obtenindose el valor especfico de la propiedad o el valor molar de la misma. Ej.

C capacidad calorfica

capacidad calorfica especfica o calor especfico

capacidad calorfica molar o calor molar

Por ltimo, en todo sistema en estado de equilibrio, los valores de las variables de estado se hallan relacionados entre s por medio de una ecuacin matemtica llamada ecuacin de estado del sistema; ecuacin que es la expresin matemtica de las leyes fsicas que rigen su comportamiento y como su nombre lo indica slo se cumple para cada estado de equilibrio del sistema. Por ejemplo, para un gas que se comporta idealmente la ecuacin de estado es pV = nRT.

Transformacin o Proceso.

Cuando un sistema pasa de un estado de equilibrio a otro, se dice que se ha transformado; cambio o transformacin que se denomina proceso y en el cual una o ms de las variables de estado cambian de valor al interaccionar el sistema con su medio exterior inmediato o alrededores. El tipo de interaccin depende de la naturaleza de las paredes que separan al sistema de sus alrededores. Una transformacin o proceso se representa, generalmente, del modo siguiente:

Sistema estado inicial Sistema estado final

en donde, la flecha indica transformacin o proceso. Por ejemplo, si el sistema es una cantidad n de un gas cuya presin y volumen cambian, permaneciendo constantes la cantidad n del gas y su temperatura T, durante todo el transcurso del proceso, se trata de un proceso isotrmico y se representa como sigue:

Proceso Sistema (n1 , p1 , V1 , T1) Sistema (n1 , p2 , V2 , T1)