El calor y el trabajo son conceptos bsicos para el estudio del primer principio de la termodinmica; el concepto de calor ha tomado ciertas variaciones a lo largo del tiempo, tomando una definicin ms sera a partir del siglo XIX. Actualmente, el calor se define como una forma de transferencia de energa entre 2 estados de equilibrio termodinmico como consecuencia de una interaccin trmica entre el sistema y el entorno u otros sistemas. Para que la interaccin trmica pueda tener lugar, el sistema no puede estar rodeado de paredes adiabticas. El calor depende del proceso termodinmico realizado por el sistema y, por tanto, no es una funcin de estado, es decir, su valor no viene definido mediante una funcin de las variables termodinmicas. Por su parte el trabajo, es un flujo de energa a travs de los lmites de un sistema y que resulta en un cambio macroscpico en los alrededores.El trabajo, al igual que el calor, depende del proceso termodinmico, por lo que no es una funcin de estado.

Algunas diferencias y similitudes entre calor y trabajoEl trabajo, al igual que el calor, supone la transferencia de energa, pero existe una diferencia importante entre stos dos trminos. El trabajo se define como una cantidad escalar, igual en magnitud al producto de una fuerza por un desplazamiento. La temperatura no interviene en sta definicin. El calor por su parte, es energa que fluye de un cuerpo a otro a causa de una diferencia de temperatura. El desplazamiento es la condicin necesaria para que se realice un trabajo. Sin embargo, lo relevante es el establecer que tanto el calor como el trabajo representan cambios que ocurren en un proceso; generalmente, stos cambios van acompaados de una variacin en la energa interna.El calor y el trabajo son fenmenos mutuamente excluyentes; esto es, si la transferencia de energa es calor entonces no puede tratarse de trabajo y viceversa, de cualquier forma, el calor y el trabajo son energas en transicin por lo que en ltimo trmino el trabajo podra afectar a un sistema exactamente como si el proceso implicara calor en lugar de trabajo. La afirmacin inversa a sta no siempre es verdadera, el calor no siempre puede afectar a un sistema exactamente como lo hace el trabajo.El calor no es nada ms que una forma de energa, que se transmite cuando existe una diferencia de temperatura, y que se produce a partir de otra forma de energa que desaparece, anlogamente, el trabajo no es algo que pueda estar contenido en un sistema en cantidad definida. La experiencia indica que es posible aplicar una cantidad indefinida de trabajo a un sistema sin que sufra ningn cambio. Lo mismo que el calor, el trabajo requiere una transmisin de energa, con la diferencia que no interviene directamente una diferencia de temperatura. Se puede entonces distinguir al calor del trabajo diciendo que son dos formas de energa que se transmiten de un sistema a otro, el primero por diferencia de temperatura y el segundo sin que intervenga directamente una diferencia de temperatura.

Resulta evidente que no tiene sentido hablar de calor contenido en un sistema, o trabajo contenido en un sistema. Tanto el trabajo como el calor no estn asociados al sistema en s sino a los procesos que pueden provenir de la interaccin entre sistema y medio exterior. Debe entonces entenderse que slo tendr sentido referirse a un calor intercambiado (entregado o extrado al sistema) o bien a un trabajo realizado por o sobre el sistema.

Planta termoelctrica (definicin y funcionamiento)Se denominan plantas termoelctricas clsicas o convencionales aquellas plantas que producen energa elctrica a partir de la combustin de carbn, fuel-oil o gas en una caldera diseada al efecto. El apelativo de "clsicas" o "convencionales" sirve para diferenciarlas de otros tipos de plantas termoelctricas (nucleares y solares, por ejemplo), las cuales generan electricidad a partir de un ciclo termodinmico, pero mediante fuentes energticas distintas de los combustibles fsiles empleados en la produccin de energa elctrica desde hace dcadas y, sobre todo, con tecnologas diferentes y mucho ms recientes que las de las plantas termoelctricas clsicas.Independientemente de cul sea el combustible fsil que utilicen, el esquema de funcionamiento de todas las plantas termoelctricas clsicas es prcticamente el mismo. Las nicas diferencias consisten en el distinto tratamiento previo que sufre el combustible antes de ser inyectado en la caldera y en el diseo de los quemadores de la misma, que varan segn sea el tipo de combustible empleado.Una planta termoelctrica clsica posee, dentro del propio recinto de la planta, sistemas de almacenamiento del combustible que utiliza (parque de carbn, depsitos de fuel-oil) para asegurar que se dispone permanentemente de una adecuada cantidad de ste. Si se trata de una planta termoelctrica de carbn (hulla, antracita, lignito,...) es previamente triturado en molinos pulverizadores hasta quedar convertido en un polvo muy fino para facilitar su combustin. De los molinos es enviado a la caldera de la planta mediante chorro de aire precalentado. Si es una planta termoelctrica de fuel-oil, ste es precalentado para que fluidifique, siendo inyectado posteriormente en quemadores adecuados a este tipo de combustible. Si es una planta termoelctrica de gas los quemadores estn asimismo concebidos especialmente para quemar dicho combustible. Hay, por ltimo, plantas termoelctricas clsicas cuyo diseo les permite quemar indistintamente combustibles fsiles diferentes (carbn o gas, carbn o fuel-oil, etc.); reciben el nombre de plantas termoelctricas mixtas.Una vez en la caldera, los quemadores provocan la combustin del carbn, fuel-oil o gas, generando energa calorfica. Esta convierte a su vez, en vapor a alta temperatura el agua que circula por una extensa red formada por miles de tubos que tapizan las paredes de la caldera. Este vapor entre a gran presin en la turbina de la planta, la cual consta de tres cuerpos -de alta, media y baja presin, respectivamente- unidos por un mismo eje.En el primer cuerpo (alta presin) hay centenares de labes o paletas de pequeo tamao. El cuerpo a media presin posee asimismo centenares de labes pero de mayor tamao que los anteriores. El de baja presin, por ltimo, tiene labes an ms grandes que los precedentes. El objetivo de esta triple disposicin es aprovechar al mximo la fuerza del vapor, ya que este va perdiendo presin progresivamente, por lo cual los labes de la turbina se hacen de mayor tamao cuando se pasa de un cuerpo a otro de la misma., Hay que advertir, por otro lado, que este vapor, antes de entrar en la turbina, ha de ser cuidadosamente deshumidificado. En caso contrario, las pequesimas gotas de agua en suspensin que transportara seran lanzadas a gran velocidad contra los labes, actuando como si fueran proyectiles y erosionando las paletas hasta dejarlas inservibles.

El vapor de agua a presin, por lo tanto, hace girar los labes de la turbina generando energa mecnica. A su vez, el eje que une a los tres cuerpos de la turbina (de alta, media y baja presin) hace girar al mismo tiempo a un alternador unido a ella, produciendo as energa elctrica. Esta es vertida a la red de transporte a alta tensin mediante la accin de un transformador.

Por su parte, el vapor -debilitada ya su presin- es enviado a unos condensadores. All es enfriado y convertido de nuevo en agua. Esta es conducida otra vez a los tubos que tapizan las paredes de la caldera, con lo cual el ciclo productivo puede volver a iniciarse.Esquema de funcionamiento de una planta termoelctrica clsica:

El funcionamiento de una planta termoelctrica de carbn, como la representada en la figura, es la siguiente: El combustible est almacenado en los parques adyacentes de la planta, desde donde, mediante cintas transportadoras (1), es conducido al molino (3) para ser triturado. Una vez pulverizado, se inyecta, mezclado con aire caliente a presin, en la caldera (4) para su combustin.Dentro de la caldera se produce el vapor que acciona los labes de los cuerpos de las turbinas de alta presin (12), media presin (13) y baja presin (14), haciendo girar el rotor de la turbina que se mueve solidariamente con el rotor del generador (19), donde se produce energa elctrica, la cual es transportada mediante lneas de transporta a alta tensin (20) a los centros de consumo. Despus de accionar las turbinas, el vapor pasa a la fase lquida en el condensador (15).El agua obtenida por la condensacin del vapor se somete a diversas etapas de calentamiento (16) y se inyecta de nuevo en la caldera en las condiciones de presin y temperatura ms adecuadas para obtener el mximo rendimiento del ciclo.El sistema de agua de circulacin que refrigera el condensador puede operarse en circuito cerrado, trasladando el calor extrado del condensador a la atmsfera mediante torres de refrigeracin (17), o descargando dicho calor directamente al mar o al ro.Para minimizar los efector de la combustin de carbn sobre el medio ambiente, la planta posee una chimenea (11) de gran altura -las hay de ms de 300 metros-, que dispersa los contaminantes en las capas altas de la atmsfera, y precipitadores (10) que retienen buena parte de los mismos en el interior de la propia planta.