{"id":262147,"date":"2026-10-15T09:05:02","date_gmt":"2026-10-15T07:05:02","guid":{"rendered":"https:\/\/cimne.com\/estudio-de-la-tercera-ley-de-la-termodinamica-y-los-modelos-termoelasticos\/"},"modified":"2026-10-15T11:42:04","modified_gmt":"2026-10-15T09:42:04","slug":"estudio-de-la-tercera-ley-de-la-termodinamica-y-los-modelos-termoelasticos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cimne.com\/es\/estudio-de-la-tercera-ley-de-la-termodinamica-y-los-modelos-termoelasticos\/","title":{"rendered":"Un estudio identifica limitaciones relacionadas con la tercera ley de la termodin\u00e1mica en modelos termoel\u00e1sticos habituales"},"content":{"rendered":"<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-262138 aligncenter\" src=\"https:\/\/cimne.com\/wp-content\/uploads\/2026\/10\/20261014_Paper_Thermoelasticity_fig_miniature_CIMNE-1024x576.jpg\" alt=\"Configuraci\u00f3n de referencia \u212c\ud835\udc45 y configuraci\u00f3n actual \u212c\ud835\udc61 en el instante \ud835\udc61, con la definici\u00f3n de las variables termoel\u00e1sticas: mapa de fibras \ud835\udc6d, mapa de \u00e1rea \ud835\udc6f, mapa de volumen \ud835\udc3d, temperatura \ud835\udf03 y entrop\u00eda \ud835\udf01.\" width=\"748\" height=\"421\"><\/p>\n<p><strong>Los modelos constitutivos pueden cumplir la primera y la segunda ley de la termodin\u00e1mica y, al mismo tiempo, ser incompatibles con la tercera. <\/strong>Esta es la principal conclusi\u00f3n de un <strong><a href=\"https:\/\/www.sciencedirect.com\/science\/article\/pii\/S0022509625003461?via%3Dihub#sec5\">estudio<\/a> <\/strong>realizado por investigadores del Centro Internacional de M\u00e9todos Num\u00e9ricos en Ingenier\u00eda (<strong>CIMNE<\/strong>) y de la <a href=\"https:\/\/www.swansea.ac.uk\/\">Swansea University<\/a>, publicado en la revista cient\u00edfica <a href=\"https:\/\/www.sciencedirect.com\/journal\/journal-of-the-mechanics-and-physics-of-solids\"><em>Journal of the Mechanics and Physics of Solids<\/em><\/a>. <\/p>\n<p>En concreto, el estudio analiza algunos de los supuestos habituales sobre c\u00f3mo el calor espec\u00edfico influye en la descripci\u00f3n matem\u00e1tica de los materiales sometidos a deformaciones extremas y cambios de temperatura, y propone un marco alternativo para simular estas situaciones.<\/p>\n<p>El art\u00edculo, titulado<em><a href=\"https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.jmps.2025.106372\"> Finite strain thermoelasticity and the Third Law of thermodynamics,<\/a><\/em> est\u00e1 firmado por el profesor <strong><a href=\"https:\/\/cimne.com\/es\/sobre-nosotros\/directorio\/perfil-miembro\/?id=2184\">Javier Bonet<\/a><\/strong>, director general e investigador del CIMNE, y el doctor <strong><a href=\"https:\/\/www.swansea.ac.uk\/staff\/a.j.gil\/\">Antonio J. Gil<\/a><\/strong>, profesor del <a href=\"https:\/\/www.swansea.ac.uk\/science-and-engineering\/research\/zienkiewicz-institute-for-modelling-data-ai\/\">Zienkiewicz Institute for Modelling, Data and AI<\/a>, de la Facultad de Ciencias e Ingenier\u00eda de la Swansea University, en Gales.<\/p>\n<p>Los modelos constitutivos describen <strong>c\u00f3mo responden los materiales a las condiciones externas, relacionando magnitudes como la tensi\u00f3n, la deformaci\u00f3n y la temperatura<\/strong>. Son fundamentales en la mec\u00e1nica computacional de s\u00f3lidos, especialmente a la hora de simular comportamientos termomec\u00e1nicos complejos. <\/p>\n<p>In finite-strain thermoelasticity, it is typically assumed that specific heat coefficient, which describes how a material\u2019s energy changes with temperature at a fixed state, is constant or depends only on temperature.<\/p>\n<p>En su art\u00edculo, Bonet y Gil demuestran matem\u00e1ticamente que e<strong>stos supuestos imponen restricciones importantes al considerar la tercera ley de la termodin\u00e1mica<\/strong> y pueden comprometer la coherencia termodin\u00e1mica de los modelos.<\/p>\n<p>La tercera ley de la termodin\u00e1mica establece que, en sistemas con un estado fundamental no degenerado, la entrop\u00eda debe tender a cero cuando la temperatura se aproxima al cero absoluto (0 K). Los autores demuestran que, en cambio, <strong>los modelos que asumen un calor espec\u00edfico positivo y constante predicen una entrop\u00eda que tiende al infinito negativo en este l\u00edmite.<\/strong> <\/p>\n<p>\u00abLa tercera ley impone restricciones al acoplamiento termomec\u00e1nico (thermomechanical coupling) que los modelos constitutivos convencionales no siempre tienen en cuenta\u00bb, explica Bonet, quien tambi\u00e9n forma parte del cl\u00faster de investigaci\u00f3n de <a href=\"https:\/\/cimne.com\/es\/investigacion\/clusters-de-investigacion\/mecanica-estructural-particulas\/\">Mec\u00e1nica Estructural y de Part\u00edculas<\/a> del CIMNE.<\/p>\n<h2><strong>Un marco alternativo para la termoelasticidad<\/strong><\/h2>\n<p>A partir de estas conclusiones, los investigadores proponen un marco constitutivo anal\u00edtico en el que el calor espec\u00edfico se expresa mediante una combinaci\u00f3n multiplicativa de d<strong>os funciones: una que depende de la temperatura y otra, de la deformaci\u00f3n.<\/strong><\/p>\n<p>La formulaci\u00f3n resultante<strong> cumple la tercera ley de la termodin\u00e1mica y, al mismo tiempo, mantiene la coherencia con la primera y la segunda ley<\/strong>. Tambi\u00e9n incorpora la <strong>policonvexidad (<em><a href=\"https:\/\/people.maths.ox.ac.uk\/ball\/Papers\/Ball77.pdf\">polyconvexity<\/a><\/em>)<\/strong>, una condici\u00f3n matem\u00e1tica que contribuye a la estabilidad del modelo del material y garantiza la existencia de velocidades reales de propagaci\u00f3n de ondas. <\/p>\n<h2><strong>Aplicaciones potenciales en la simulaci\u00f3n de materiales<\/strong><\/h2>\n<p>En el art\u00edculo, los autores analizan diversos comportamientos de los materiales para los que estas consideraciones pueden ser relevantes, como los <strong>materiales similares al caucho<\/strong> (rubber-like materials), en los que el comportamiento el\u00e1stico puede estar fuertemente condicionado por la entrop\u00eda y la deformaci\u00f3n. Estas conclusiones podr\u00edan tener implicaciones para sectores como la automoci\u00f3n, la construcci\u00f3n y la salud. <\/p>\n<p>Los investigadores tambi\u00e9n desarrollan formulaciones capaces de representar el <strong>ablandamiento t\u00e9rmico (thermal softening) y la fusi\u00f3n<\/strong>, as\u00ed como los cambios no lineales en la respuesta de los materiales a medida que aumenta la temperatura. Estos comportamientos son especialmente relevantes en problemas de simulaci\u00f3n que implican varios materiales, deformaciones extremas y temperaturas elevadas, aspectos centrales en sectores como la ingenier\u00eda aeroespacial, la energ\u00eda nuclear y la fabricaci\u00f3n aditiva. <\/p>\n<p>Seg\u00fan Bonet, \u00abuna descripci\u00f3n termodin\u00e1mica m\u00e1s completa podr\u00eda ayudar a mejorar la coherencia f\u00edsica de los modelos utilizados para estudiar procesos complejos en la fabricaci\u00f3n avanzada o incluso en el \u00e1mbito de la salud\u00bb.<\/p>\n<p>Los autores advierten, sin embargo, que su investigaci\u00f3n todav\u00eda es te\u00f3rica. \u00ab[El art\u00edculo] establece propiedades matem\u00e1ticas que deber\u00edan validarse experimentalmente para lograr una mayor precisi\u00f3n\u00bb, se\u00f1ala el profesor Bonet. <\/p>\n<p>Aunque los resultados siguen siendo estrictamente matem\u00e1ticos, las conclusiones de Bonet y Gil sientan las bases para futuras investigaciones sobre la simulaci\u00f3n de materiales y la capacidad de predecir su comportamiento, con posibles repercusiones en la computaci\u00f3n avanzada, los procesos industriales o el sector de las energ\u00edas limpias.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Investigadores del CIMNE y de la Universidad de Swansea demuestran por qu\u00e9 los modelos constitutivos m\u00e1s habituales pueden ser incompatibles con la tercera ley de la termodin\u00e1mica y proponen un marco alternativo para simular materiales sometidos a grandes deformaciones.<\/p>\n","protected":false},"author":10,"featured_media":262138,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_et_pb_use_builder":"","_et_pb_old_content":"","_et_gb_content_width":"","slim_seo":{"title":"Tercera ley de la termodin\u00e1mica y modelos termoel\u00e1sticos","description":"Investigadores del CIMNE y de la Universidad de Swansea identifican las limitaciones de la Tercera Ley en los modelos termoel\u00e1sticos habituales y proponen un marco constitutivo alternativo."},"_slim_seo_primary_term_category":0,"_slim_seo_primary_term_post_tag":0,"footnotes":""},"categories":[57,50,329,379,377,93],"tags":[52,644,645],"class_list":["post-262147","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-secondary-top-es","category-investigacion-news","category-investigacion","category-mecanica-estructural-es","category-mecanica-estructural-y-de-particulas","category-noticias","tag-investigacion","tag-mecanica-computacional","tag-modelos-constitutivos"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/cimne.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/262147","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/cimne.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/cimne.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cimne.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/10"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cimne.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=262147"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/cimne.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/262147\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":262150,"href":"https:\/\/cimne.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/262147\/revisions\/262150"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cimne.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/262138"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/cimne.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=262147"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/cimne.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=262147"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/cimne.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=262147"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}