Criterio de signos termodinámico

Uno de los criterios que se suele utilizar en termodinámica para evaluar la dirección de los intercambios de energía entre un sistema y su entorno, en forma de calor y trabajo. Dicho criterio según la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) es el siguiente:

  • Positivo (+), para el trabajo y el calor que entran al sistema e incrementan la energía interna.
  • Negativo (-), para el trabajo y el calor que salen del sistema y disminuyen la energía interna.[1]

Según lo anterior, el trabajo realizado sobre el sistema es positivo. De este modo el trabajo se define como una transferencia de energía, que puede expresarse según la siguiente ecuación en un proceso reversible:

Por ejemplo, en una expansión isobárica, el volumen final VB es mayor que el volumen inicial VA, entonces mientras que el sistema realiza un trabajo sobre su entorno, cediendo trabajo para pasar del estado inicial A al estado final B, luego


Con base en lo anterior, el primer principio de la termodinámica relaciona el cambio en la energía interna de un sistema con el calor y el trabajo intercambiados entre éste y su entorno mediante la siguiente expresión:

[2]

Esta es la convención más reciente. La convención clásica que se usó durante muchos años -y que todavía se usa en el contexto de la ingeniería mecánica- considera el trabajo positivo cuando sale y negativo cuando entra a un sistema, es decir el trabajo realizado por el sistema sería positivo.[3] Esto hace que el signo del término del trabajo cambie en las ecuaciones anteriores, dado que si es el trabajo hecho sobre el sistema y es el trabajo hecho por el sistema, se cumple que . Ambas convenciones se consideran correctas, pero debe aclararse cuál se está usando para evitar errores en el uso de ecuaciones, por ejemplo al hacer balances de energía.

Véase también

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