Manuel

1 TEMA 25: TERMINOLOGIA TERMODINAMICA BASICA Mario Melo Araya meloqca@vtr.net

Sistema termodinámico, sus límites y alrededores. Un sistema termodinámico es cualquier porción del universo físico o cualquier porción de materia objeto de estudio. Puede ser desde muy simple a muy complejo. Por ejemplo, puede ser una porción de aire, contenido en un cilindro provisto de un pistón, o una disolucióncontenida en un vaso, o una mezcla de substancias químicas que reaccionan, o una planta, un animal, etc. Conjuntamente con la elección de un sistema se fijan sus límites o fronteras, que lo separan de sus alrededores o medio exterior inmediato con el cual el sistema interacciona. Tales interacciones consisten, en general, en procesos de intercambio de materia y/o energía entre ellos, los quedependerán de la naturaleza de las paredes o límites del sistema. En efecto, si las paredes no permiten interacción alguna, son paredes aislantes; el sistema se halla totalmente aislado o, simplemente, aislado. Si no permiten el intercambio de calor, son paredes adiabáticas y el sistema se encuentra térmicamente aislado; si lo permiten son paredes diatérmicas . Cuando un sistema intercambia materia consu medio exterior inmediato, es un sistema abierto; en caso contrario, es un sistema cerrado. Si las paredes son rígidas de modo que el volumen del sistema es constante y es incapaz de intercambiar energía en forma de trabajo mecánico, el sistema se encuentra mecánicamente aislado. En general, los límites pueden ser reales como, por ejemplo, las paredes rígidas o flexibles del recipiente que locontiene; o pueden ser ficticios o imaginarios como los que envolverían a una masa de aire que se desplaza a centros de menor presión.

Equilibrio termodinámico y estados de equilibrio termodinámico. La termodinámica trata solamente con sistemas que se hallan en estados de equilibrio termodinámico; los que involucran un estado de equilibrio mecánico, térmico y químico. El equilibrio mecánicoexige que las propiedades mecánicas del sistema, como la presión en los sistemas PVT, sean uniformes y constantes a través de todo el sistema e igual a la presión exterior si las paredes son flexibles. El equilibrio térmico exige que la temperatura sea uniforme y constante a través de todo el sistema e igual a la temperatura exterior si las paredes son diatérmicas. El equilibrio químico exige que laestructura interna y la composición química del sistema sean constantes y uniformes a través de todo el sistema.

2 Propiedades de estado. En termodinámica, todo estado de equilibrio de un sistema se describe completamente, especificando los valores de unas pocas magnitudes físicas, denominadas variables de estado, propiedades de estado o coordenadas termodinámicas de estado. Son magnitudesfísicas macroscópicas, medibles experimentalmente, cuyos valores permanecen inalterables y uniformes a través de todo el sistema, definiendo cada uno de los infinitos estados de equilibrio en los cuales puede hallarse y que sólo dependen del estado en que se encuentre. En los sistemas PVT, por ejemplo, cuyas variables son p, V y T, cada estado de equilibrio queda definido por los valores de dichasvariables. Una variable para que sea considerada variable de estado debe cumplir las siguientes condiciones: a) tener sólo un valor, y solamente uno, en cada estado de equilibrio; b) el cambio que experimenta su valor, al pasar el sistema de un estado de equilibrio a otro, debe ser independiente del proceso causante del cambio; c) que sea función de otras variables de estado y solamente entonces.Estas condiciones son también condiciones de las llamadas funciones puntuales en matemática; por lo tanto, las propiedades de estado de un sistema son funciones puntuales.

Supongamos, ahora, que dividimos un sistema en equilibrio en dos partes de igual masa (m) o de igual cantidad de partículas (n). En tal caso, la presión, la temperatura, la densidad, etc., seguirían siendo las mismas en ambas...