Sistemas Termodinámicos

Sistemas Termodinámicos

Un sistema termodinámico es una región del universo elegida para el estudio o análisis termodinámico. La región del universo exterior del sistema con la que puede intercambiar energía, calor o trabajo es llamada ambiente, alrededores o entorno. La frontera (pared) de un sistema es el límite que señala la superficie de contacto que comparten el sistema y el ambiente. Se supone idealmente que la frontera tiene un grosor cero por lo que no contiene ni masa ni ocupa ningún volumen en el espacio. La frontera o límite de un sistema puede estar fijo o se puede mover.

Un sistema termodinámico puede ser un balón lleno de gas, un matraz con reactivos químicos o una locomotora de vapor o los pistones y cilindros de la máquina.

Tipos:

*Abiertos: pueden intercambiar materia y energía con el ambiente exterior.

Un ejemplo de sistema abierto lo constituye un calentador de agua que tiene un orificio de entrada y otro de salida para el agua. Cualquier organismo vivo constituye un claro ejemplo de sistema abierto, intercambia materia y energía (nutrientes y desechos) con su entorno.

*Cerrados: es aquel en el la materia no puede salir o entrar en el sistema, pero la energía (en forma de calor o trabajo) puede cruzar la frontera del sistema y salir o entrar en él. Esto es pueden intercambiar materia y energía con el ambiente exterior.

Un ejemplo de sistema cerrado lo constituye un gas encerrado por un pistón en un cilindro que es calentado por una fuente externa de calor. El gas constituye nuestro sistema, las superficies internas del pistón y del cilindro forman la frontera límite del mismo. Debido a que la masa del gas no puede cruzar este límite, el sistema es cerrado. La energía no obstante puede cruzar el límite y además parte del límite (en este caso la superficie interna del pintón) puede moverse. Todo lo que rodea al gas es el ambiente o entorno del sistema.

*Aislados: Cuando la energía no puede cruzar tampoco el límite del sistema. No intercambian materia y energía con el exterior. Un ejemplo de sistema cerrado lo constituye un recipiente cerrado que se encuentra térmicamente, mecánicamente y eléctricamente aislado de su entorno.

Variables de estado

Las variables termodinámicas o variables de estado son las magnitudes que se emplean para describir el estado de un sistema termodinámico. Dependiendo de la naturaleza del sistema termodinámico objeto de estudio, pueden elegirse distintos conjuntos de variables termodinámicas para describirlo. En el caso de un gas, estas variables son:

*Masa: es la cantidad de sustancia que tiene el sistema. En el Sistema Internacional se expresa respectivamente en kilogramos (kg) o en número de moles (mol).

*Volumen (V): es el espacio tridimensional que ocupa el sistema. En el Sistema Internacional se expresa en metros cúbicos (m3). Si bien el litro (l) no es una unidad del Sistema Internacional, es ampliamente utilizada. Su conversión a metros cúbicos es: 1 l = 10-3 m3.

*Presión: Es la fuerza por unidad de área aplicada sobre un cuerpo en la dirección perpendicular a

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