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FISICA II 2008

TEMA I

JUAN J CORACE

UNIDAD I: CONCEPTOS FUNDAMENTALES
Introducción. Sistemas termodinámicos. Algunas propiedades de los parámetros.
Estado de un sistema.
PROLOGO
El curso de Física II corresponde al capítulo de las ciencias físicas que estudia los
intercambios de materia y energía, comúnmente se la denomina Física del Calor, sin
embargo es tradicional nombrar a esta rama de laFísica como Termodinámica. Esta
disciplina comprende el estudio de las propiedades de sistemas de gran escala en
equilibrio en las que la temperatura es una variable importante.
Varios vocablos que hemos usado aquí: sistemas, equilibrio y temperatura serán
definidos rigurosamente más adelante, pero mientras tanto bastará con su significado
habitual.
La Termodinámica se desarrolla a partir decuatro Principios o Leyes:
• Principio Cero: permite definir la temperatura como una propiedad.
• Primer Principio: define el concepto de energía como magnitud
conservativa.
• Segundo Principio: define la entropía como magnitud no conservativa,
una medida de la dirección de los procesos.
• Tercer Principio: postula algunas propiedades en el cero absoluto de
temperatura.
Por ahora ninguna de estasformulaciones tiene una forma útil, y las trataremos en
detalle solamente después de haber presentado las definiciones rigurosas de los
conceptos necesarios. Un problema típico entre aquellos que se tratan en
Termodinámica consiste en calcular un conjunto de propiedades de un sistema a partir
de otro conjunto de propiedades.

Muy raramente se resuelven los problemas

mediante el método (directo peroengorroso) de construir mentalmente hipotéticas
máquinas de movimiento perpetuo, llamaremos máquina de movimiento perpetuo a
aquella máquina que produzca trabajo sin que tenga lugar otro efecto externo.
En cambio se suelen usar procedimientos matemáticos abstractos que se obtienen de
una vez por todas y luego se utilizan para resolver los problemas. Estos
procedimientos indirectos son muyeficientes, pero no hay que olvidar que su
fundamento reside en las leyes básicas. La Termodinámica se ocupa de estudiar
procesos y propiedades macroscópicas de la materia y no contiene ninguna teoría de
la materia. Por lo tanto no nos dice nada acerca de la constitución de la materia.

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JUAN J CORACE

Como las variables con la cuales se trabaja son siempre macroscópicas, no esposible
obtener de la Termodinámica la información a escala microscópica acerca del sistema,
sea en lo referente a su estructura como a sus procesos internos.
Si bien ésta es una restricción, en compensación significa que la Termodinámica tiene
gran generalidad. El hecho de evitar deliberadamente toda referencia a la estructura
de la materia otorga a la Termodinámica clásica una dureza que a primeravista puede
parecer poco agradable. Pero este camino tiene la virtud de poner en evidencia
precisamente aquellas partes de una teoría física que no dependen de teorías
particulares de la materia.
Por esto la Termodinámica tiene un aspecto extraordinariamente práctico, puesto que
se la puede aplicar con toda confianza a sistemas que son demasiado complicados
para ser analizados mediante otrasteorías. Existe además una rama denominada
Termodinámica Estadística en la que se pueden relacionar las propiedades a escala
microscópica

del

sistema

con

propiedades

macroscópicas

que

estudia

la

Termodinámica clásica.
DEFINICIONES Y CONCEPTOS BÁSICOS
La Termodinámica clásica divide al universo en el sistema y el ambiente, separados
por una frontera. Esta visión simplificada permite estudiar latransferencia 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...