Lenguage Termodinamico

‘’LENGUAGE TERMODINÀMICO’’

Termodinámica clásica: Es una ciencia fenomenológica que se ocupa de las transformaciones de la energía y la predicción de cambios en la naturaleza. Se ocupa solamente de sistemas en equilibrio y desde un punto de vista macroscópico. No considera el tiempo de transformación, se centra en los estados inicial y final de un sistema sin mostrar ninguna curiosidad por la velocidad con que tal cambio se produce.

Sistema: Un sistema termodinámico es un segmento particular del universo limitado por una superficie real o imaginaria donde se sitúa la materia estudiada. La distinción entre sistema y entorno es arbitraria: el sistema es lo que el observador ha escogido como objeto de estudio. Algunos ejemplos de sistemas termodinámicos pueden ser: una cierta cantidad de gas, un líquido y su vapor, una mezcla de dos líquidos, una disolución, un sólido cristalino, etc.

Un sistema termodinámico puede ser abierto, cerrado o aislado. En un sistema abierto

puede darse transferencia de materia y de energía entre el sistema y el medio ambiente; en uno cerrado es posible intercambiar energía, pero no materia, y en un sistema aislado no es posible transferir materia ni energía.

El sistema también puede ser homogéneo o heterogéneo. Un sistema homogéneo contiene únicamente una sola fase, mientras que uno heterogéneo contiene más de una.

Fase: Porción homogénea del sistema físicamente diferenciable y separable mecánicamente.

Pared (límite, frontera)

Es la división, que puede ser material o no, entre el sistema y sus alrededores. A través de la pared del sistema puede ocurrir intercambio de trabajo, calor o materia. Puede pensarse que tiene propiedades especiales que sirven para: a) aislar al sistema de su entorno o para b) permitir la interacción de un modo específico entre el sistema y su ambiente.

Un sistema puede estar separado de su medio ambiente por varios tipos de paredes. Una pared puede ser rígida o no rígida (es decir, móvil) y permeable, semipermeable o impermeable al paso de materia. Finalmente, una pared puede ser adiabática o diatérmica (térmicamente conductora) dependiendo de si permite el flujo de calor. Una pared aislante es aquella que no permite interacción alguna entre el sistema y sus alrededores. Un sistema rodeado por una pared rígida, impermeable y adiabática no puede interaccionar con el medio ambiente y está aislado.

Alrededor (vecindad, entorno, contorno, medio ambiente): Es la parte del universo que puede interaccionar con el sistema. Por ejemplo, para estudiar la presión de un gas en función de la temperatura, debemos poner al gas en un recipiente cerrado (donde se haya hecho vacío) en un baño a temperatura constante y conectar un manómetro al recipiente para medir la presión.

En este caso, el sistema consiste en el gas contenido en el recipiente; su entorno es el baño a temperatura constante y el mercurio del manómetro. Las paredes del recipiente son impermeables (para mantener el sistema cerrado) y diatérmicas (para permitir que la temperatura del sistema se ajuste a la del baño circundante); también son esencialmente

rígidas, pero si la interfase entre el gas y el mercurio del manómetro se consideran como

una “pared”, entonces ésta es móvil.

Universo termodinámico: Para los termodinámicos, el universo está constituido por el sistema examinado y su entorno. Por convención, el universo termodinámico es un sistema aislado.

Propiedades (variables o coordenadas): Conjunto de atributos macroscópicos susceptibles de medirse experimentalmente, a los cuales pueden asignarse valores numéricos, tales como presión, volumen, temperatura, tensión, campo magnético, magnetización, etc. Proporcionan información sobre el estado de un sistema.

Las propiedades de un sistema se clasifican en extensivas e intensivas. Las propiedades

extensivas (o aditivas) son proporcionales a la dimensión del sistema. Así, si dividimos un sistema en partes, su masa es igual a la suma de las masas de cada una de ellas; la masa es una propiedad extensiva, al igual que el volumen. Si el valor de la propiedad no cambia según la dimensión del sistema (es decir, si no cambia cuando se subdivide el sistema), se dice que la propiedad es intensiva (o constitutiva); algunos ejemplos son la presión, la temperatura y la densidad.

Estado del sistema: Es aquella condición particular del sistema para la cual han sido asignados valores numéricos a las variables de estado.

Cambio de estado: En termodinámica, un sistema experimenta un cambio de estado siempre y cuando una o más de una de las propiedades termodinámicas que definen el estado del sistema cambia sus valores. El término “cambio de estado” no se debe confundir con el término “cambio de fase”.

Ecuación de estado: Expresión matemática que relaciona las variables de estado.

Función de estado: Propiedad macroscópica (energía interna, entalpía, entropía, etc.) que depende solamente de los estados inicial y final del sistema, y no de la trayectoria que siga para efectuar el cambio.

Dicho de otra manera, para que una función Φ sea función de estado es necesario y suficiente que la diferencial (dΦ) sea una diferencial exacta. Las siguientes afirmaciones son equivalentes; si una de ellas se cumple, las otras tres también se cumplen:

• Φ es una función de estado;

• dΦ es una diferencial exacta;

• ∫ dφ = 0;

• ∫ φ = φ − φ f

i f i d ; independiente de la trayectoria seguida.

Equilibrio

Un sistema se encuentra en equilibrio termodinámico si los valores numéricos asignados a las variables termodinámicas que lo describen, cuando el sistema está aislado, no varían con el tiempo. Esto implica que la temperatura debe ser la misma en todo el sistema (equilibrio térmico), que los esfuerzos (equilibrio mecánico), potenciales eléctricos (equilibrio eléctrico) y potenciales químicos (equilibrio químico) también sean iguales en todo el sistema.

Proceso: Mecanismo mediante el cual un sistema cambia de estado. Un proceso se define por el estado inicial, el estado final

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