Termodinamica

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CAPÍTULO 3: TERMODINÁMICA


3.1 SISTEMAS Y VARIABLES TERMODINÁMICAS:

La termodinámica estudia las transformaciones energéticas.
Un sistema termodinámico es una región del espacio que está sometida al estudio que se esté adelantando y que la limita una superficie que puede ser real o imaginaria. La región externa al sistema que interactúa con él se denomina entorno del sistema. El sistematermodinámico interactúa con su entorno a través del intercambio de materia y / o energía.

Una manera de clasificar los sistemas termodinámicos es considerando el modo de relación que tenga con su entorno:

Sistemas abiertos: Aquellos que intercambian materia y energía con su entorno.
Sistemas cerrados: Aquellos que intercambian energía pero no materia con su entorno.
Sistemas aislados:Aquellos que no intercambian ni materia ni energía con su entorno.

Una olla a presión tapada y con agua, teniendo como límite su superficie externa, es un sistema aislado. Si la olla a presión se somete a calentamiento en una estufa, se comporta inicialmente como un sistema cerrado. Cuando la olla “pita” debido al flujo de vapor, es un sistema abierto.

No se pueden considerar sistemas queintercambian materia pero no energía con sus alrededores, ya que la materia tiene implícito un contenido energético.

Un sistema termodinámico se caracteriza por un cierto número de variables llamadas variables termodinámicas o propiedades termodinámicas del sistema. Los valores de estas variables constituyen el estado termodinámico del sistema, y por esto a dichas variables se les conoce también conel nombre de variables de estado. Un cambio en el estado de un sistema debido a una interacción con su entorno se traduce en el cambio de por lo menos una de sus propiedades.

Una manera de clasificar las variables de estado es como variables externas y variables internas. Una propiedad externa es aquella cuyo valor no depende de la sustancia que está dentro de los límites del sistema sino dela posición en el espacio de cuerpos exteriores al sistema, por ejemplo, el volumen de un gas en un cilindro con un pistón o un campo eléctrico. Una propiedad interna es aquella cuyo valor depende de la naturaleza del medio que constituye el sistema, por ejemplo, la presión, la temperatura o la densidad. Son propiedades independientes una de otra cuando el sistema puede realizar un cambio de estadode tal manera que una de ellas varíe mientras la otra permanece constante. El acoplamiento de un sistema con su entorno se hace a través de las variables externas, que condicionan el valor de las otras variables, siendo por ello las variables externas las independientes por excelencia. Durante el cambio de fase de una sustancia pura, la presión y la temperatura permanecen constantes, siendodependientes, mientras que el volumen sí cambia y puede formar con la presión o con la temperatura una pareja de propiedades con la que se puede definir el sistema.

Otra clasificación de las variables de estado depende de su dependencia con la masa: variables extensivas y variables intensivas. Las extensivas dependen de la masa y son proporcionales a ella, por ejemplo, el volumen o la masa. Lasintensivas no dependen de la masa, por ejemplo, la presión o la densidad. Dentro de las magnitudes intensivas se consideran también las magnitudes específicas y molares, es decir, magnitudes extensivas referidas a la unidad de masa o al mol, respectivamente.

3.2 ENERGÍA, CALOR Y TRABAJO:

La energía se define como la capacidad que tiene un sistema para producir trabajo.

Se consideran dostipos de energía: (a) La energía almacenada en un sistema: Energía cinética, energía potencial, energía interna, energía química, energía de presión; (b) La energía en tránsito entre el sistema y su entorno: calor y trabajo. Son los medios mediante los cuales un sistema puede intercambiar energía con su entorno o con otros sistemas.

Energía potencial: Es debida a la posición que guarda un cuerpo...
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