Primera Ley de la Termodinámica

Cuando la gasolina alimenta el motor de un auto, la energía que se produce se libera como calor y trabajo. En el motor de combustión de un auto, la mezcla de combustible y aire contiene energía química, que es un tipo de energía potencial. Esta energía potencial luego se transforma en energía cinética a través de una reacción de combustión que genera calor.

El calor que se origina de la reacción se convierte en trabajo gracias a los gases calientes que se expanden y empujan el pistón, que a su vez le da vuelta al cigüeñal, y todo esto da como resultado que el auto entre en movimiento. Todas estas interconversiones de energía deben seguir la primera ley de la termodinámica:la energía siempre se conserva y no se crea ni se destruye. Para estudiar los cambios de energía en un sistema deben tomarse en cuenta todas las fuentes de energía, incluidas la energía potencial y la energía cinética.

La energía total de un sistema en un momento determinado se llama energía interna y se representa con una U mayúscula o a veces con una E mayúscula. La energía interna de un sistema puede cambiar. La energía interna de un auto con el tanque lleno, o en su estado inicial, es diferente a la energía total cuando el auto está en movimiento y también es diferente cuando el tanque está vacío, o en su estado final.

Que se use todo el combustible para conducir 500 kilómetros u 80 kilómetros es irrelevante. Cuando el tanque está vacío, el auto alcanza un nuevo estado interno. Por eso, la energía interna se describe como una función de estado, la cual no se ve afectada por cómo el sistema llegó a su estado actual.

Por lo tanto, el cambio en la energía interna de un sistema delta U, se mide como la diferencia entre los valores de sus estados inicial y final. Como la energía se conserva, el cambio en la energía interna de un sistema debe estar acompañado por un cambio igual y opuesto en la energía del entorno. En los sistemas químicos, el cambio en la energía interna se representa por la diferencia entre el estado inicial de un reactivo y el estado final del producto.

Esto se usa para entender el flujo de energía de un sistema.