Termodinamica básica

Termodinámica
La termodinámica es la rama de las ciencias físicas que estudia los diversos fenómenos de la energía y las propiedades relacionadas de la materia, especialmente las leyes de transformación del calor en otras formas de energía, y viceversa.
Es importante señalar que la termodinámica se desarrollo como una tecnología mucho antes de convertirse en ciencia. De hecho una de laspreguntas mas motivadores de este desarrollo surgió de cuestiones practicas, como poder calcular la cantidad de trabajo que se puede obtener al quemar una cantidad conocida de carbón u otro combustible. Es por ello que, prácticamente, no hay rama de la ingeniería y de la física o química en sus aspectos más aplicativos que se puedan prescindir del conocimiento de esta rama tan importante de la física.Sistema Termodinámico
Un sistema termodinámico esta constituido por cierta cantidad de materia o radiación en una región del espacio que nosotros consideramos para su estudio. Al hablar de cierta región del espacio, surge de manera natural el concepto de frontera, esto es, la región que separa al sistema del resto del universo físico. Esta frontera en la mayoría de los casos, esta constituida porlas paredes del recipiente que contiene al sistema (fluidos, radiación electromagnética), o bien, su superficie exterior (trozo de metal, gota de agua, membrana superficial). Sin embargo, puede darse el caso de que la frontera del sistema sea una superficie abstracta, representada por alguna condición matemática como en el caso de una porción de masa de un fluido en reposo o en movimiento.Alredededores: La parte del universo que interacciona con el sistema constituye sus alrededores. La interacción entre el sistema y sus alrededores estará caracterizada por los intercambios mutuos de masa y energía, en sus diversas formas, la energía puede intercambiarse por medios mecánicos o por medios no mecánicos. En el caso de que un sistema esté contenido en un recipiente, lo cual es una situacióncomún en la termodinámica, el grado de interacción de con sus alrededores dependerá de la naturaleza de sus paredes:
a) Paredes adiabáticas: son aquellas que no permiten que un sistema modifique su grado relativo de calentamiento. Los llamados aislantes térmicos a nivel comercial son excelentes ejemplos de materiales con esta propiedad, como la madera, el asbesto, etc.
b) Paredesdiatérmicas: son aquellas que permiten interacciones que modifique el grao relativo de calentamiento. Los metales son materiales que constituyen excelentes paredes diatérmicas.

En virtud de las paredes, los sistemas termodinámicos se pueden clasificar en:
a) Sistema cerrado: tiene paredes impermeables al paso de la materia; en otras palabras, el sistema no puede intercambiar materia con susalrededores, y su masa permanece constante.
b) Sistema abierto: puede existir intercambio de materia o de alguna forma de energía con sus alrededores.
c) Sistema aislado: no puede tener absolutamente ninguna interacción con sus alrededores, la pared resulta impermeable a la materia y a cualquier forma de energía de trabajo mecánico o no mecánico.
Es importante señalar que el sistema termodinámicoy sus fronteras están determinados por el observador. De hecho el observador determina el sistema a estudiar a través de las restricciones que impone cuando lo elige para su estudio. Estas restricciones pueden ser de naturaleza geométrica, mecánica o térmica. Las primeras están impuestas a traces de paredes que confinan al sistema a una región infinita de espacio. Las mecánicas determinan comopoder intercambiar energía con el sistema atraves de la transmisión de trabajo mecánico, incluyendo todos los equivalentes de este trabajo: el trabajo magnético, eléctrico, químico, electroquímico, etc. Por ejemplo un fluido encerrado en un recipiente con un pistón movible. Las paredes térmicas determinan la propiedad de poder afectar el grado relativo de enfriamiento o calentamiento que posee...