TERMODINAMICA

TERMODINÁMICA

El campo de estudio de esta ciencia comprende las relaciones entre el calor y el trabajo respecto a la energía de una determinada porción del Universo. Para tener un mejor acercamiento de la termodinámica es necesario establecer conceptos fundamentales para introducir al lenguaje utilizado en la termodinámica.

El propósito de la termodinámica es investigar de forma lógica las relaciones entre las diferentes clases de energía y sus manifestaciones diversas. Las leyes de la termodinámica rigen la transformación de un tipo de energía en otro.

Un sistema termodinámico es un volumen en el espacio y ese volumen suele contener materia. Si el volumen no contiene materia, es un vacio perfecto. Un sistema también concibe la idea de aislar una porción del Universo que lleva a su vez implícito el concepto de frontera, o sea lo que separa al sistema del resto del universo, como pueden ser las paredes de un recipiente.

En la función de estado termodinámico, su valor depende únicamente de las condiciones iniciales y finales e independientes a la trayectoria que haya seguido el proceso. En este grupo se pueden mencionar a la energía, la temperatura, el volumen, la presión, la entalpia, la entropía y el número de mores, entre otras.

La ecuación para la función de termodinámica es la siguiente:

Δx= x_f-x_i

Donde x_f es el valor final de estado considerada y x_iesel valor inicial.

Al conjunto de sistemas que pueden interaccionar con el sistema en estudio y alterar su estado se le llama vecindad o alrededores.

El hecho de que un sistema sea o no afectado por sus alrededores depende del tipo de frontera que los separa.

Se pueden distinguir tres tipos de paredes: una es la pared aislante la cual no permite interaccionar alguna entre el sistema y sus alrededores: pared adiabática que permite solo interacciones de tipo mecánico entre el sistema y su vecindad, por último la pared diatérmica que permite interacciones de tipo mecánico o no mecánico entre el sistema y su vecindad.

Tipos de sistemas termodinámicos

Atendiendo a los intercambios que pueden tener lugar entre los sistemas y sus alrededores, los sistemas termodinámicos los podemos clasificar como:

Sistemas aislados.- Son aquellos que permanecen completamente inalterados ante los cambios de sus al rededores. En particular, no exístela posibilidad de transferir materia ni energía a través de los límites del sistema. Obviamente el concepto de aislamiento es una idealización ya que es imposible separar completamente un sistema de su entorno inmediato. Si un sistema estuviese completamente aislado resultaría inobservable.

Sistemas cerrados.- Son en los que existe la posibilidad de intercambiar energía con el medio exterior, pero resulta imposible la transferencia de materia través de sus límites. Esto no excluye la posibilidad de un cambio de composición interno como secuencia de una reacción química.

Sistema abierto.- Son aquellos que pueden intercambiar, con sus alrededores, tanto energía como materia. Es decir, un sistema abierto no queda definido por una porción dada de materia; sino, más bien, por una región del espacio, con forma geométrica especificada, a través de la cual puede transferirse materia y energía.

Propiedades de los sistemas termodinámicos

Propiedades intensivas.- Estas propiedades no dependen de la masa del sistema tales como: la temperatura, la presión y la densidad. Una variable intensiva puede definirse en un punto, ya que tiene un valor finito cuando el tamaño del sistema que rodea el punto se aproxima a cero.

Propiedades extensivas.- Las variables que dependen del tamaño del sistema, como la longitud, el volumen, la masa y la energía interna, son propiedades o variables extensivas. Cualquier propiedad extensiva del sistema es igual a la suma de las propiedades parciales respectivas de los componentes del sistema.

Propiedades puntuales.- Son las propiedades en las cuales los cambios dependen solo de las condiciones inicial y final del sistema y son independientes de la trayectoria seguida.

Concepto, tipos y manifestaciones de energía

La energía generalmente se define como la capacidad para efectuar un trabajo. Todas las formas de energía son capaces de efectuar un trabajo. Por ejemplo, es posible aprovechar la energía contenida en las olas para realizar un trabajo útil, pero es mínima la relación entre la química y as olas. Los químicos definen trabajo como el cambio directo de energía que resulta de un proceso. La energía cinética, energía producida por un objeto en movimiento, es una de las formas de energía que para los químicos tiene gran interés.

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