Termodinamica

* Estados de la Materia : Toda sustancia se puede clasificar según el estado en que se encuentre, en sólido, líquido o gaseoso. Al agua, por ejemplo, la podemos encontrar en estado sólido cuando hacemos hielo, en estado líquido cuando la bebemos y en estado gaseoso como vapor.

Son los cambios de energía de las partículas, a raíz de mayores o menores temperaturas, lo que hace posible que una sustancia pueda pasar por los tres estados. Existe además, un cuarto estado, llamado plasma.

* Estado Sólido : Cuando nos referimos a un sólido, estamos hablando de una sustancia formada por moléculas individuales, que se encuentran unidas entre si a través de la fuerza de atracción, y esa fuerza, es mayor que la energía que hace que se separen. El material en estado sólido tiene un volumen o un tamaño definido. Un pedazo de hierro a temperatura ambiente tiene una forma y un tamaño que no cambia. El hielo es otro sólido, pero su temperatura debe estar bajo los 0º. La forma como están organizadas estas moléculas, determina el volumen y la forma del sólido. Al tener éstas, poco espacio para moverse, presentan una forma definida y dificultad para comprimirse, sin embargo, esto no impide que éste pueda ser deformado o comprimido hasta un determinado punto. No todos los sólidos son iguales, ya que poseen propiedades específicas que los hacen ser diferentes. Estas propiedades son:

Elasticidad: Se refiere a la capacidad de un sólido de volver a su forma original cuando es deformado. Por ejemplo un resorte, cuando lo estiramos lo estamos deformando, sin embargo, al soltarlo este vuelve a su forma original.

Dureza: Nos referimos a la capacidad de un sólido de ser rayado por otro. Por ejemplo, el diamante posee esta propiedad, ya que es capaz de cortar un vidrio. Así decimos que el diamante es un sólido duro.

Fragilidad: Nos referimos a la capacidad de un sólido de romperse. Por ejemplo, si se nos cae un florero de vidrio, este se romperá en varios pedazos diferentes, sin embargo, si se nos cae una piedra, lo más probable es que esta no se rompa. De esta forma, puedes observar que ambos sólidos poseen distintos grados de fragilidad.

* Estado Líquido : Un líquido es una sustancia que está formada por moléculas que están muy unidas entre sí, por lo que no pueden acercarse más; sin embargo, se desplazan constantemente unas sobre otras, haciendo que éste cambie de forma. De esta manera decimos que los líquidos son fluidos, porque no poseen una forma única, sino que cuando la energía -generalmente en forma de calor-, aumenta, la estructura estable del estado sólido se rompe, adaptándose al envase donde esté contenido. Esto es así, porque la fuerza de atracción que une a las moléculas, posee menor intensidad que la fuerza que mantiene unidas a las moléculas de los sólidos. No todos líquidos son iguales. Poseen propiedades específicas que los hacen ser diferentes.

Volatilidad: nos referimos a la capacidad del líquido para evaporarse. Por ejemplo, si dejas un perfume abierto, podrás ver cómo con el paso del tiempo, disminuye el volumen del líquido.

Viscosidad: nos referimos a la facilidad del líquido para esparcirse. No es lo mismo derramar aceite que agua, ésta última es menos viscosa, ya que fluye con mayor facilidad.

* Estado Gaseoso : En un gas, las moléculas se mueven muy rápido y en cualquier dirección, distribuyéndose en el espacio disponible. Como el espacio es amplio, las interacciones entre partículas son muy reducidas, interactuando poco, por lo que se considera a estas moléculas como cuerpos libres. La forma en que están organizados los diferentes átomos o moléculas, hace que la sustancia no adopte una forma ni volumen definido, sin embargo, es posible comprimirlos.

* Plasma : Existe un cuarto estado de la materia llamado plasma, que se forman bajo temperaturas y presiones extremadamente altas, haciendo que los impactos entre los electrones sean muy violentos, separándose del núcleo y dejando sólo átomos dispersos. El plasma, es así, una mezcla de núcleos positivos y electrones libres, que tiene la capacidad de conducir electricidad. Un ejemplo de plasma presente en nuestro universo es el sol.

* Sistema termodinámico : Un sistema termodinámico es una parte del Universo que se aísla para su estudio.

Este aislamiento se puede llevar a cabo de una manera real, en el campo experimental, por ejemplo una máquina térmica, o de una manera ideal como la máquina de Carnot, cuando se trata de abordar un estudio teórico.

Clasificación:

Los sistemas termodinámicos se clasifican según el grado de aislamiento que presentan con su entorno.1 Aplicando este criterio pueden darse tres clases de sistemas:

Sistema aislado: Es aquel que no intercambia ni materia ni energía2 con su entorno, es decir se encuentra en equilibrio termodinámico. Un ejemplo de esta clase podría ser un gas encerrado en un recipiente de paredes rígidas lo suficientemente gruesas (paredes [adiabáticas]) como para considerar que los intercambios de energía calorífica3 sean despreciables y que tampoco puede intercambiar energía en forma de trabajo.

Sistema cerrado: Es el que puede intercambiar energía pero no materia con el exterior. Multitud de sistemas se pueden englobar en esta clase. El mismo planeta Tierra4 puede considerarse un sistema cerrado. Una lata de sardinas también podría estar incluida en esta clasificación.5

Sistema abierto: En esta clase se incluyen la mayoría de sistemas que pueden observarse en la vida cotidiana. Por ejemplo, un vehículo motorizado es un sistema abierto, ya que intercambia materia con el exterior cuando es cargado, o su conductor se introduce en su interior para conducirlo, o es provisto de combustible al repostarse, o se consideran los gases que emite por su tubo de escape pero, además, intercambia energía con el entorno. Solo hay que comprobar el calor que desprende el motor y sus inmediaciones o el trabajo que puede efectuar acarreando carga.

Existen otros criterios para la clasificación de sistemas. La homogeneidad que pueda presentar un sistema es uno de ellos. De esta manera se habla de sistemas:

Homogéneos :si las propiedades macroscópicas de cualquier parte del sistema son iguales

...