¿Por qué la química y la física tienen una convención de signos diferente en la termodinámica?

Question

En la clase de física, escribimos la primera ley de la termodinámica como $\mathrm dU =\mathrm dQ - \mathrm dW$ y en la clase de química física, escribimos la misma ley como $\mathrm dU =\mathrm dQ + \mathrm dW$ .

La razón es que la convención de signos es diferente en ambos casos.

En física tomamos el trabajo realizado por el sistema como positivo y en el trabajo químico realizado en el sistema.

Me doy cuenta de que esto no causa ningún cambio en la ley real de la naturaleza, pero sólo quiero saber por qué tenemos diferentes convenciones de signos. ¿No sería más fácil tener una sola convención?

¿Hay alguna razón histórica? ¿O es para diferenciar los temas?

Answer 1

No se trata de una simple distinción entre física y química. He enseñado Física durante 25 años y he visto muchos ejemplos de ambos usos en múltiples libros de texto. De hecho, en algún momento de mi carrera, el comité de Física AP intercambió las convenciones en la hoja de ecuaciones para el examen AP.

Sólo es mi opinión: Siempre he atribuido al campo del trabajo realizado por el sistema como más propenso a ser utilizado por los tipos de ingeniería que quieren saber "lo que el sistema puede hacer por nosotros" en aplicaciones prácticas. Por otro lado, el trabajo realizado sobre el sistema parece fomentar la visión de un experimentador o teórico que opera sobre un sistema desde fuera.

Answer 2

No hay ninguna diferencia y la ecuación dará la misma respuesta. La diferencia está en decidir el punto de referencia para el trabajo realizado.

Donde tenemos $W = \pm P\Delta{V}$ Sólo hay que decidir desde dónde se mira. ¿Soy yo el sistema y el trabajo se hace sobre mí, o estoy fuera y hago el trabajo sobre el sistema? en cualquier caso, una vez que elijas tu punto de referencia debes ceñirte a él y hacer todos tus cálculos de acuerdo con él. Supongo que, como en la mayoría de estos casos, es histórico.

Otro ejemplo es la notación diferente, los químicos utilizan $A$ para simbolizar la energía libre de Helmholtz mientras que en física es $T$ .

Answer 3

A los físicos les interesa que el sistema trabaje. En física siempre buscamos lo que el sistema nos da (el entorno). Por lo tanto, en la física estudiamos el trabajo realizado por el sistema.

Mientras que a los químicos les interesa saber qué trabajo han hecho los alrededores en el sistema, para conseguir que se complete la reacción. Por lo tanto, en química estudiamos el trabajo realizado sobre el sistema.

Answer 4

La química hizo el cambio a la convención de la IUPAC a principios de los 90, que dicta la primera ley como la suma de $Q$ y $W$ y a su vez requiere $W$ que se define como la integral negativa de $P(V)\mathrm{d}V$ . Véanse las recomendaciones del Unión Internacional de Química Pura y Aplicada .

Como se ha señalado, los físicos utilizan $Q-W$ pero define $W$ como la integral positiva. Sin embargo, los resultados finales son los mismos.

Answer 5

Esto es porque.... En física, nos preocupamos por el entorno Y en química, nos preocupamos por el sistema.

Por eso, En física, el trabajo realizado por el sistema es positivo porque el cambio de energía (debido al trabajo realizado) del entorno es positivo. (La energía se libera del sistema a los alrededores)

Mientras que en química, el trabajo realizado por el sistema es negativo porque el sistema pierde cierta cantidad de energía para realizar el trabajo.

¡Eso es!