Las leyes de la termodinámica son reglas empíricas, es decir, determinadas por experimentación, que nos indican los mecanismos naturales que rigen los intercambios de energía. Al ser reglas empíricas, las leyes de la termodinámica se deberían denominar principios termodinámicos. No obstante, es habitual el empleo de ambos términos.
El primer principio de la termodinámica dice
La cantidad total de energía en cualquier sistema aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede otra forma de energía.
Esta es la bien conocida ley de conservación de la energía, que se ha popularizado como que la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma. No obstante, pese a ser una expresión que ha pasado a ser del ámbito coloquial, merece la pena parar a pensar por un momento las implicaciones de este principio. La más evidente es que no podemos generar energía de la nada y, por tanto, debemos encontrar “almacenes” de energía, que denominamos fuentes energéticas. Por otro lado, todo sistema que reciba energía tiene que, para estar en equilibrio, ceder la misma cantidad. Por ejemplo al calentar un cuerpo este aumenta su temperatura, y su respuesta es emitir una cantidad mayor de calor hasta que el cuerpo emite la misma cantidad de energía que recibe, y alcanza el equilibro.
El primer principio de la termodinámica dice:
La cantidad de entropía del universo tiende a incrementarse en el tiempo.
Este principio nos indica que en todo intercambio de energía parte de la energía se vuelve inservible y no puede volver a ser aprovechada. Este incremento de entropía es lo que conocemos como pérdidas de un proceso. Existen múltiples formulaciones de este principio, que en definitiva se resumen en que todo proceso real vamos a tener pérdidas.
Pese a su aparente simplicidad estos dos principios son fundamentales y necesarios a la hora de analizar el correcto uso de la energía en la ingeniería, y la viabilidad de las fuentes energéticas, como el hidrógeno, o la energía solar.