Ecuaciones Cubicas De Termodinamica

Notas de Físico-Química

Autor: Carlos Castillo Alumno de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Universidad de Chile

Otoño, 2004

Introducción
La Termodinámica es el campo de la física que describe y relaciona las propiedades físicas de la materia de los sistemas macroscópicos, así como sus transformaciones energéticas. Sus leyes son restricciones generales que la naturalezaimpone en todas esas transformaciones. Los principios de la termodinámica tienen una importancia fundamental para todas las ramas de la ciencia y la ingeniería. La termodinámica es una teoría de una gran generalidad, aplicable a sistemas de estructura muy elaborada con todas las formas de propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas complejas. Puesto que la termodinámica se focaliza en las propiedadestérmicas, es conveniente idealizar y simplificar las propiedades mecánicas y eléctricas de los sistemas que se estudian. Un concepto esencial de la termodinámica es el de sistema macroscópico, que se define como un conjunto de materia que se puede aislar espacialmente y que coexiste con un entorno infinito e imperturbable. El estado de un sistema macroscópico se puede describir mediantepropiedades medibles como la temperatura, la presión o el volumen, que se conocen como variables de estado. Es posible identificar y relacionar entre sí muchas otras variables termodinámicas (como la densidad, el calor específico, la compresibilidad o el coeficiente de dilatación), con lo que se obtiene una descripción más completa de un sistema y de su relación con el entorno. Todas estas variables sepueden clasificar en dos grandes grupos: las variables extensivas, que dependen de la cantidad de materia del sistema, y las variables intensivas, independientes de la cantidad de materia. Cuando un sistema macroscópico pasa de un estado de equilibrio a otro, se dice que tiene lugar un proceso termodinámico. Las leyes o principios de la termodinámica, descubiertos en el siglo XIX a través demeticulosos experimentos, determinan la naturaleza y los límites de todos los procesos termodinámicos.

Sistemas

Un sistema puede ser cualquier objeto, cualquier cantidad de materia, cualquier región del espacio, etc, seleccionado para estudiarlo y aislarlo de todo lo demás En el concepto de sistema se modela la realidad dividiéndola entre aquello que forma parte del sistema y lo que está fuera deél (entorno del sistema o medio ambiente). Luego se estudia la interacción entre el sistema y su entorno. Es una herramienta poderosa y simple para modelar la realidad. La envoltura imaginaria que encierra un sistema y lo separa de su entorno se llama frontera del sistema y puede pensarse que tiene propiedades especiales que sirven para: a) aislar el sistema de su entorno o para b) permitir lainteracción de un modo específico entre el sistema y su ambiente Si la frontera permite la interacción entre el sistema y su entorno, tal interacción se realiza a través de los canales existentes en la frontera. Los canales pueden ser inespecíficos para interacciones fundamentales tales como el calor o la interacción mecánica o eléctrica, o muy específicos para interacciones de transporte. Los sistemasse clasifican en: • • Sistemas Abiertos: son los sistemas más comunes. Este tipo de sistema tiene intercambio de materia y energía con el exterior. Sistemas Cerrados: En este sistema solo hay intercambio energético con el exterior. No hay intercambio de masa. A su vez se pueden dividir en: o Sistemas No Aislados: Solo intercambio energético con el exterior. o Sistemas Aislados: No hay intercambioni de masa ni de energía con el exterior. Un sistema termodinámico es un sistema macroscópico, es decir, un sistema cuyo detalle de sus características microscópicas (comprendida la posición y la velocidad de las partículas en cada instante) es inaccesible y donde sólo son accesibles sus características estadísticas

Los sistemas se caracterizan por tener una serie de propiedades. Estas se...