cuerpos puros

Presión

Diagramas de equilibrio en cuerpos puros

Líquido

Sólido

L íq i d
uo

Gas
Va
po
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Vo

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en

T

p
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Física II
Licenciatura en Física
2002

Autores:
María de los Angeles Bertinetti
Andrea Fourty
Adriana Foussats

Diagramas de equilibrio en cuerpos puros

Cátedra Física II (Licenciatura en Física)

Introducción
Este apuntetiene por finalidad el estudio de las características generales de los cuerpos puros
y de sus cambios de fase.
Cuando se quiere estudiar algún problema de la naturaleza es necesario aislar la porción de
interés con el fin de acotar el número de variables intervinientes. Se utiliza el término sistema
para referirse a esta porción del universo, delimitada por una superficie cerrada. Lasuperficie
límite puede ser real o imaginaria, y puede encerrar un sólido, un líquido, un gas, energía
radiante, e incluso una mezcla de éstos.
En muchos problemas de termodinámica intervienen intercambios de energía entre un sistema
dado y otros sistemas. Cuando se estudia un determinado sistema, cualquier otro sistema que
pueda intercambiar energía con éste se denomina medio ambiente. El conjuntode sistema más
medio ambiente constituyen el universo.
Las magnitudes macroscópicas que están relacionadas con el estado interno de un sistema se
denominan coordenadas termodinámicas. Un sistema que puede describirse en función de las
coordenadas termodinámicas se denomina sistema termodinámico. Para determinar las variables
que son necesarias y suficientes para la definición macroscópica deun sistema termodinámico,
se realizan diversas experiencias sobre el mismo. Si dichas variables se modifican por cualquier
medio, ya sea espontáneamente o por influencias externas, el sistema experimenta un cambio de
estado. Se dice que un sistema está aislado cuando no es influido por el medio ambiente. En
general, los sistemas son influidos de algún modo por el medio exterior, y el estado decada
sistema sufre modificaciones debido a acciones mutuas entre éste y su medio ambiente.
Cuando no hay fuerzas netas sin equilibrar en el interior de un sistema y, en consecuencia, no
se ejercen fuerzas entre él y el medio que lo rodea, el sistema se encuentra en un estado de
equilibrio mecánico. Si el sistema en equilibrio mecánico no tiende a experimentar un cambio
espontáneo deestructura interna, tal como una reacción química o un paso de materia de una
parte del sistema a otra (difusión o disolución, aunque sea lenta) el sistema se encuentra en
estado de equilibrio químico. Existe equilibrio térmico cuando no hay cambio espontáneo en las
variables de un sistema en equilibrio mecánico y químico, si se separa del exterior mediante una
pared diatérmana.
Si las condicionesnecesarias para los tres tipos de equilibrio quedan satisfechas, el sistema se
encuentra en equilibrio termodinámico. Los estados de equilibrio termodinámico se definen en
función de variables macroscópicas en las que no interviene el tiempo, es decir en función de
variables termodinámicas. Así, el estado interno de un sistema queda determinado por los valores
de estas magnitudes macroscópicasmedibles experimentalmente, las cuales se denominan
también coordenadas termodinámicas o variables de estado. Si no se cumplen las condiciones
necesarias para uno cualquiera de los tres tipos de equilibrio que constituyen el equilibrio
termodinámico, se dice que el sistema no está en equilibrio.
Existe una ecuación de equilibrio que relaciona las variables termodinámicas y que priva de
suindependencia a una de ellas. Esta relación se denomina ecuación de estado, y todo sistema
termodinámico tiene su propia ecuación de estado, aunque en algunos casos su forma puede ser
tan complicada que no es posible expresarla por medio de funciones matemáticas sencillas. La
ecuación de estado representa las características de un sistema y no es una consecuencia teórica
deducida a partir de la...