Termodinámica

TERMODINÁMICA



La Termodinámica es la ciencia de la energía y sus transformaciones.

Areas de aplicación de la termodinámica:

Cualquier actividad de ingeniería implica una interacción entre energía y materia. Muchos utensilios y aparatos domésticos se diseñan por completo o en parte con aplicación de los principios de la termodinámica. La estufa eléctrica o de gas, los sistemas decalefacción, o de aire acondicionado, el refrigerador, la olla de presión, el calentador de agua, la televisión, computadores, etc. A una escala mayor el diseño y análisis de motores de automóvil, cohetes, centrales eléctricas o nucleares.

Sistemas cerrados y abiertos

Un sistema termodinámico, o simplemente un sistema, es una cantidad de materia o una región en el espacio elegida paraestudio. La masa o región fuera del sistema recibe el nombre de alrededores. La superficie real o imaginaria que separa el sistema de sus alrededores se llama frontera.

Sistema cerrado: consiste en una cantidad fija de masa que de ella puede cruzar su frontera, o sea ninguna masa puede entrar o abandonar un sistema cerrado, pero la energía en forma de calor o trabajo, puede cruzar la frontera yel volumen de un sistema cerrado no tiene que ser fijo.

Sistema Abierto: Cuando el sistema intercambia tanto materia como energía a través de su frontera .

Sistema aislado: Cuando el sistema no intercambia ni materia ni energía a través de las fronteras.

Formas de energía:

Existen varias formas de energía: térmica, mecánica, cinética, potencial, eléctrica, magnética, química ynuclear. La suma de todas estas constituye la energía total del sistema.

La termodinámica no proporciona información acerca del valor absoluto de la energía total de un sistema. Solo trata con el cambio de la energía total. El cambio en la energía total de un sistema es independiente del punto de referencia elegido.

En el análisis termodinámico, con frecuencia es útil considerar en dos gruposlas diversas formas de energía que conforman la energía total del sistema: macroscópicas y microscópicas.

Entre las energías macroscópicas están la energía cinética y la potencial (marcos de referencia exterior). Y entre las microscópicas: energía cinética trasnacional, rotacional y vibracional. Estas se relacionan con la estructura molecular de un sistema y el grado de actividadmolecular, independientes de los marcos de referencia externos. A la suma de todas las formas de energía microscópica se denomina Energía interna.

La energía interna también se asocia con las fuerzas intermoleculares de un sistema. Son más intensas en los sólidos y más débiles en los gases.

Propiedades de un sistema

Cualquier característica de un sistema se denomina propiedad. Ejemplo: lapresión, la temperatura, el volumen, la masa, pueden ser intensivas o extensivas.

Estado y equilibrio

Estado: conjunto de propiedades que describen por completo la condición del sistema.
En un estado dado, todas las propiedades de un sistema tiene valores fijos. Si el valor de alguna propiedad cambia, el estado cambiará a uno diferente.
La termodinámica estudia estados en equilibrio.Cualquier cambio que experimente un sistema de un estado de equilibrio a otro se llama proceso. Y la serie de estados por la cual pasa un sistema durante un proceso se llama trayectoria del proceso. Para describir por completo un proceso, deben especificarse sus estados inicial y final, así como la trayectoria que sigue y las interacciones con los alrededores.

Tipos de procesos:

Isotérmico:cuando el cambio se realiza a temperatura constante.
Isobárico: cuando el cambio se realiza a presión constante.
Isométrico (o isocórico) : cambio de estado a volumen constante.
Adiabático: Proceso en el cual no hay intercambio de calor entre el sistema y el medio.

También podemos considerar los procesos como irreversibles: que ocurre en una sola etapa, un proceso rápido o brusco que...