Termodinamica

1. Explica en qué consiste la naturaleza de la termodinámica.
La Termodinámica clásica divide al universo en el sistema y el ambiente, separados por una frontera. Esta visión simplificada permite estudiar la transferencia de energía en el Universo. En esta primera unidad se verán las principales definiciones y consideraciones que permiten la descripción de los sistemas termodinámicos.
Εργον(érgon) es el padre de la energía; la energía, palabra de origen griego que deriva del vocablo en (dentro) – érgon (acción, trabajo), significa pues fuerza en acción, o capacidad para producir trabajo, es el protagonista principal de la Termodinámica. Es en consecuencia la Ciencia que estudia la conversión de unas formas de la energía en otras. En su sentido etimológico, podría decirse que trata delcalor y del trabajo, pero por extensión, de todas aquellas propiedades de las sustancias que guardan relación con el calor y el trabajo.
La Termodinámica se originó a partir de consideraciones acerca de calor y temperatura, y emplea términos y conceptos del lenguaje corriente. Sin embargo esas mismas palabras y conceptos, cuando se usan en Termodinámica son abstracciones de los conceptosordinarios y tienen significados bien precisos que pueden diferir del uso común. Por eso hace falta introducir algunas definiciones y conceptos básicos, de los cuales quizás el más fundamental es el de equilibrio.
La Teoría divide al universo en forma simple considerando como el sistema a aquella parte del universo que se encuentra en estudio. El sistema está rodeado por los alrededores y el límite deseparación entre ambos constituye la frontera.

Figura 1. División del universo.
Toda intercambio entre el sistema y los alrededores implica algún tipo de transferencia que se realiza a través de la frontera. De esta manera, los alrededores no están constituidos por todo el Universo, sino solamente por aquella parte del mismo que afecta o se ve afectada por el sistema.
La definición delsistema y de los alrededores constituye el punto de partida para el análisis de cualquier problema termodinámico.
Por ejemplo, consideremos el caso de un recipiente sumergido en un baño de agua.

Figura. 2. Recipiente sumergido en un baño de agua.
Si nuestro interés es estudiar la solución contenida en este recipiente, entonces esta solución constituye el sistema. Lo que suceda en estasolución podrá afectar o será afectado por el baño de agua. Por ejemplo, si calentamos el baño, habrá una transferencia de calor desde el baño hacia la solución a través del vidrio. Por lo tanto, el recipiente de vidrio constituye la frontera entre el sistema y los alrededores. Si por el contrario la solución experimenta un aumento de temperatura, entonces la transferencia de calor se producirá desde lasolución hacia el baño de agua.
La fracción del universo que se encuentra por fuera del baño (la mesada del laboratorio, el salón de clase, etc.) no se ve afectado por el sistema, y tampoco afecta al mismo. Por lo tanto, los alrededores están solamente constituido por el baño, y no por el resto del universo tal cual lo entendemos intuitivamente.
2. ¿Qué es un sistema, propiedad y estado enun sistema termodinámico?
Por lo tanto sistema es aquella única porción del universo en la cual estamos interesados. Típicos sistemas termodinámicos pueden ser: una cierta cantidad de gas, un líquido y su vapor, una mezcla de dos líquidos, una solución, un sólido cristalino, etc.
Los sistemas se clasifican de acuerdo con la permeabilidad de la frontera al pasaje de: materia, calor o trabajo.Un sistema abierto es aquel en el cual tanto la materia, el calor y el trabajo pueden atravesar libremente. En nuestro ejemplo, basta con que el recipiente esté destapado para que sea un sistema abierto.
Un sistema cerrado posee una frontera que impide el pasaje de materia pero sí permite el pasaje de calor y trabajo. En nuestro ejemplo, si cerramos el recipiente podemos impedir que se...