repaso_termo_1

Repaso de Termodinámica

Mecánica Estadística I 
5º Físicas 2003/04 
José G. Rodrigo

Introducción
La Termodinámica del Equilibrio es la rama de la física que estudia las propiedades de 
equilibrio de la materia mediante el uso de variables macroscópicas.
Se obtienen relaciones generales basadas en unos postulados fundamentales y en información empírica, sin necesidad de investigar la estructura microscópica a escala atómica.
Esta ausencia de información a nivel microscópico es la limitación fundamental de la 
termodinámica.
La Mecánica Estadística es la rama de la física que aplica métodos estadísticos para predecir 
las propiedades termodinámicas de los estados de equilibrio de un sistema a partir de la estructura microscópica de sus elementos y de las leyes de la mecánica, o de la mecánica 
cuántica que rigen su comportamiento. Las leyes de equilibrio termodinámico se pueden 
obtener usando métodos generales de mecánica estadística.
Estos métodos son aplicables a sistemas pequeños (un átomo en un campo de radiación) o 
grandes (una estrella, o la galaxia), a temperaturas de microkelvin o al Big Bang, al estado 
sólido o a la materia nuclear....

Descripción macroscópica de sistemas termodinámicos

Un sistema termodinámico es cualquier cantidad de materia o radiación  lo suficientemente 
grande como para ser descrito por parámetros macroscópicos, sin ninguna referencia a sus 
componentes individuales (microscópicos).
Para una descripción completa del sistema también se necesita un descripción del contorno (los límites), y de las interacciones que este permite con el entorno. Los contornos pueden 
permitir el paso de materia y energía.

Sistema aislado: no intercambia energía ni masa con su entorno.
Sistema cerrado: sólo puede intercambiar energía.
Sistema abierto: puede intercambiar materia y energía.
Sistema móvil / rígido: las paredes permiten (o no) transferir energía en forma de trabajo 
mecánico.
Sistema diatérmico: transferencia de calor sin trabajo.Sistema adiabático: no hay transferencia de calor por las paredes.
Sistemas en contacto térmico, permeables, en contacto difusivo, etc

Parámetros termodinámicos: variables termodinámicas que describen el macroestado del 
sistema.
Los macroestados se pueden describir en términos de un pequeño número de variables de 
estado.
(EJ. macroestado de un gas: masa, presión y volumen lo describen totalmente)Variables intensivas: independientes de la masa (ej: temperatura)
Variables extensivas: proporcionales a la masa (ej: energía interna)
Cantidades específicas: expresadas por unidad de masa.
Cantidades molares: expresadas por mol.
(EJ: Capacidad calorífica específica y molar)
Un sistema está en equilibrio termodinámico cuando sus variables de estado son constantes 
a escala macroscópica.No se requiere que los parámetros termodinámicos sean estrictamente independientes del 
tiempo. 
Los parámetros termodinámicos son promedios macroscópicos del movimiento 
microscópico, por tanto habrá fluctuaciones. El valor relativo de estas fluctuaciones es casi 
despreciable en sistemas macroscópicos, excepto cerca de las transiciones de fase.

Sistema homogéneo: los parámetros intensivos son los mismos en todo el sistema.Sistema inhomogéneo: uno o mas de los parámetros intensivos presenta variaciones espaciales.
Un sistema inhomogéneo puede estar formado por distintas fases, separadas por contornos de fase, de 
forma que cada fase sea homogénea. (EJ: En el punto triple del agua coexisten hielo, agua y vapor de 
agua.)
Los contornos pueden ser arbitrarios, pero la termodinámica sigue siendo válida.El problema central de la termodinámica es conocer la condición de equilibrio que alcanza un 
sistema cuando varían los parámetros externos que actúan sobre él.
Las variables externas apropiadas están determinadas por la naturaleza del sistema y de su 
contorno.
EJ: Un sistema con paredes (condiciones de contorno) rígidas, impermeables y adiabáticas: estas ...