Termodinámica

TERMODINÁMICA Y LEYES DE LA TERMODINÁMICA, EQUILIBRIO TÉRMICO, MECÁNICO Y QUÍMICO
La termodinámica estudia los procesos en los que se transfiere energía como calor y como trabajo. Si se considera un sistema que interactúa con el medio, podemos evidenciar que si el entorno o medio realiza trabajo sobre el sistema, éste verá incrementada su energía interna, lo que se denomina como un procesoendotérmico, pero si por el contrario el sistema realiza trabajo sobre el medio su energía interna se reducirá en igual proporción, este proceso se denomina exotérmico.
Los sistemas físicos que encontramos en la Naturaleza consisten en un agregado de un número muy grande de átomos. La materia está en uno de los tres estados principales de la materia: sólido, líquido o gaseoso: En los sólidos, lasposiciones relativas (distancia y orientación) de los átomos o moléculas son fijas. En los líquidos, las distancias entre las moléculas son fijas, pero su orientación relativa cambia continuamente. En los gases, las distancias entre moléculas, son en general, mucho más grandes que las dimensiones de las mismas. Las fuerzas entre las moléculas son muy débiles y se manifiestan principalmente en elmomento en el que chocan.
Cuando se intenta describir un sistema con un número muy grande de partículas (ejemplo 6.02•1023), resulta inútil (e imposible) describir el movimiento individual de cada componente. Por lo que las magnitudes que se refieren al conjunto como el volumen ocupado por una masa de gas, la presión que ejerce el gas sobre las paredes del recipiente y su temperatura, son aquellas quepermiten el estudio en general del sistema, estas cantidades físicas se denominan macroscópicas, en el sentido de que no se refieren al movimiento individual de cada partícula, sino del sistema en su conjunto.
Es imprescindible establecer una clara distinción entre los conceptos básicos que se encuentran intrínsecos en el tema de la termodinámica:
La energía interna (o térmica) es la energíatotal de todas las moléculas del un sistema, o sea incluye energía cinética de traslación, rotación y vibración de las moléculas, energía potencial en moléculas y energía potencial entre moléculas. La energía interna solamente depende de la temperatura. Por lo que podríamos reducir el concepto a que esta energía se define como todas las formas de energía de un sistema, distintas de las que resultande su posición en el espacio (Nuclear, Electrónica, Traslacional, Vibracional, Rotacional).
La temperatura es una medida de la energía cinética media de las moléculas individuales de un sistema.
El calor es la energía intercambiada entre un sistema y el medio que le rodea debido a los choques entre las moléculas del sistema y dicho medio y siempre que no pueda expresarse macroscópicamente comoproducto de fuerza por desplazamiento (Trabajo W).
Se debe distinguir también entre los conceptos de calor y energía interna de una sustancia. El flujo de calor es una transferencia de energía que se lleva a cabo como consecuencia de las diferencias de temperatura. La energía interna es la energía que tiene una sustancia debido a su temperatura, que es esencialmente a escala microscópica laenergía cinética de sus moléculas.
El calor se considera positivo cuando fluye hacia el sistema, cuando incrementa su energía interna. El calor se considera negativo cuando fluye desde el sistema, por lo que disminuye su energía interna.
Cuando una sustancia incrementa su temperatura de TA a TB, el calor absorbido se obtiene multiplicando la masa (o el número de moles n) por el calor específico c ypor la diferencia de temperatura TB-TA.
Q=nc(TB-TA)
Cuando no hay intercambio de energía (en forma de calor) entre dos sistemas, decimos que están en equilibrio térmico.
El estado de equilibrio de un sistema se da cuando las variables macroscópicas presión p, volumen V, y temperatura T, no cambian. El estado de equilibrio es dinámico en el sentido de que los constituyentes del sistema se...