Fisica Parctica Termo

Lenguaje de la Termodin´amica

La Termodina´mica utiliza un lenguaje propio que integra algunas palabras que son empleadas cotidianamente –calor y temperatura, por ejemplo–. En Termodina´mica, esos conceptos tienen un signifi- cado preciso, diferente del significado ambiguo utilizado coloquial- mente. Los conceptos termodin´amicos se introducen aqu´ı sobre una base fenomenol´ogica e intuitiva, y, en ocasiones, restrictiva 1.

1.1 Sistemas termodin´amicos

Se denomina sistema termodina´mico todo sistema macrosc´opico limi- tado por una superficie frontera, abstracta o real. Cuando la frontera que limita el sistema es real, se conoce como pared. Lo que queda fuera del sistema se denomina entorno. El sistema m´as su entorno se denomina universo 2. Cada sistema puede ser, a su vez, subsistema de otro mayor, o, tambi´en, estar ´el mismo dividido en subsistemas. (Fig. 1.1). Un sistema queda especificado cuando se conoce su naturaleza fisico-qu´ımica, las propiedades de las paredes que separan los dife- rentes subsistemas y la pared que separa todo el sistema del entorno. Si la composicio´n qu´ımica y las propiedades f´ısicas locales (entendi- das como propiedades intensivas macrosc´opicas) de un sistema son

1Ser´aelpropiodesarrollodelaTermodin´amicaelquepermitir´acaracterizar con generalidad y precisi´on dichos conceptos, ahora imprecisos, logr´andose as´ı la coherencia de la estructura formal desarrollada. 2No confundir con Universo en el sentido astrof´ısico de cosmos.

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2 Cap´ıtulo1.LenguajedelaTermodina´mica

Frontera

Pared Subsistemas

Sistema

Entorno

A

(a) (b) (c)

B

C

D

E

Figura 1.1: (a) Sistema termodina´mico (A) con frontera abstracta; (b) Sis- tema (B) rodeado de una pared adiaba´tica; (c) Sistema termodin´amico for- mado por los subsistemas (C), (D) y (E), rodeado de una pared adiaba´tica.

iguales en todos los puntos del mismo, el sistema es homog´eneo y se dice entonces que consta de una sola fase. Cuando el sistema est´a compuesto de varios subsistemas homog´eneos o fases, se dice que es heterog´eneo. A su vez, desde el punto de vista de su composici´on qu´ımica,unsistemapuedesermonocomponente,conunsolocompo- nente, o multicomponente, formado por varias sustancias que pueden, o no, reaccionar qu´ımicamente. Un sistema puede interaccionar con su entorno. Por otra parte, sistemas o subsistemas termodin´amicos interaccionan unos con otros. As´ı,seobservaexperimentalmentequevariacionesenlaspropiedades f´ısicasdeunsistemacualquierapuedeninducirvariacionesenlas propiedades f´ısicas de otros sistemas. Las interacciones entre dife- rentes sistemas termodin´amicos, que se denominan contactos termo- dina´micos, est´an condicionadas tanto por la naturaleza de los sis- temas como por el tipo de paredes separadoras. Cuando no existe ningu´ncontactotermodin´amico entre el sistema y el entorno, se dice que el sistema es aislado 3. En este caso, no puede intercambiar ni masa ni energ´ıa con el entorno [104]. Experimentalmente, se constata que todos los sistemas ter- modina´micospuedenencontrarseenestadosprivilegiados,denomi-

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