1. LA LEY CERO
El concepto de temperatura
A
la ley cero no se le concedió mucha importancia en un principio. Aunque se supo pronto que una ley así era esencial para la
estructura lógica de la termodinámica, no se la honró con un nombre y un número hasta principios del siglo
XX
. Para entonces, la primera ley y la segunda estaban tan firmemente establecidas que no cabía esperar una marcha atrás en la
numeración. Como quedará claro, cada ley proporciona fundamento experimental para la introducción de una propiedad
termodinámica. La ley cero establece el significado de la que quizá resulta más conocida pero es de hecho la más enigmática de estas
propiedades: la temperatura.
La termodinámica, como gran parte del resto de la ciencia, utiliza términos de uso cotidiano y los afina —hay quien diría que los
secuestra— de manera que adquieren un significado exacto y no ambiguo. Nos encontraremos con este fenómeno a lo largo de toda
esta introducción a la termodinámica. Y lo veremos nada más empezar. En termodinámica, se denomina sistema a la parte del
universo que es objeto de estudio. Un sistema puede ser un bloque de hierro, un vaso de precipitados con agua, un motor o un cuerpo
humano. Incluso puede restringirse a una parte de alguna de esas entidades. El resto del universo se denomina medio. El medio es
donde nos encontramos haciendo observaciones sobre el sistema e infiriendo sus propiedades. El medio propiamente dicho consiste, a
menudo, en un baño de agua a temperatura constante, que es una aproximación más controlable al medio verdadero, el resto del
mundo. Juntos, sistema y medio conforman el universo. Mientras que para nosotros el universo es todo, para un termodinámico
menos derrochador podría consistir en un vaso de precipitados con agua (sistema) sumergido con un baño de agua (medio).
Un sistema queda establecido mediante su frontera. Se dice que es un sistema abierto si podemos añadir o quitar materia del
mismo. Un cubo, o un termo abierto para ser más refinados, es un ejemplo de sistema abierto, porque podemos rellenarlo. Un sistema
cuya frontera es impermeable a la materia se denomina cerrado. Una botella precintada es un sistema cerrado. Si un sistema posee una
frontera impermeable frente a todo, de manera que permanece inalterado ocurra lo que ocurra en el medio, se denomina aislado. Un
termo cerrado (con aislamiento al vacío) de café caliente es una buena aproximación a un sistema aislado.
Las propiedades de un sistema dependen de las condiciones en que se encuentre. Por ejemplo, la presión de un gas depende del
volumen que ocupa, y podemos observar las consecuencias de un cambio de volumen si las paredes del sistema son flexibles. Por