Termodinamica y dilatometria

Termodinámica y dilatometría.


Introducción. ¿Qué se entiende por termodinámica?
La Termodinámica es la ciencia que se encarga de describir los procesos que implican cambios en la temperatura, la transformación de la energía, y las relaciones entre el calor y el trabajo. Básicamente la termodinámica en la ingeniería se enfoca en la producción de trabajo a menudo bajo la forma de energíacinética a partir de calor.
El cambio de la energía térmica en un proceso de calentamiento o de enfriamiento, se obtiene como el producto de la masa del medio, por su calor específico y por el incremento térmico.

La definición de sistema macroscópico es un concepto esencial de la termodinámica puesto que es un conjunto de materia que se puede aislar espacialmente y que coexiste con un entornoinfinito e imperturbable. El estado de un sistema macroscópico en equilibrio puede describirse mediante variables termodinámicas como la temperatura (T), la presión (P) o el volumen (V). Se pueden identificar y relacionar entre sí muchas otras variables (la densidad, el calor específico, la compresibilidad o el coeficiente de expansión térmica.
Cualquier objeto, cantidad de materia o cualquierregión del espacio, etc., puede ser un sistema termodinámico, el cual es seleccionado para estudiarlo y aislarlo de todo lo demás, lo que se convierte entonces en el entorno del sistema. El sistema y su entorno forman el universo.
Aquello imaginario que envuelve, encierra y separa un sistema de sus inmediaciones (entorno) se le llama frontera (o pared) del sistema y tiene propiedades especialesque sirven para aislar el sistema de su entorno o para permitir la interacción de un modo específico entre el sistema y su ambiente.
Si la frontera (o pared )permite la interaccion entre el sistema y su entorno, tal interaccion se realiza a traves de los canales existentes en la frontera. Los canales pueden ser poco especificos para interacciones como el calor, la interaccion mecanica o laelectrica, o muy especificas para interacciones de transporte.
El tipo de interacción que se puede producir entre el sistema y los alrededores queda determinada por la frontera. Así las fronteras pueden ser:
Móvil o rígida, lo que permitirá o no un cambio de volumen del sistema.
Permeable, impermeable o semipermeable, lo que permitirá o no el intercambio de materia entre el sistema y losalrededores.
Adiabática o Diatérmica, que permite o impide, respectivamente, mantener una diferencia de temperatura entre el sistema y los alrededores.
 Así, los sistemas termodinámicos que se pueden estudiar, se clasifican en :
Sistema aislado: Sistema que no puede intercambiar materia ni energia con su entorno.
Sistema cerrado: sistema que solo puede intercambiar energia con su entorno, pero nomateria.
Sistema abierto: sistema que puede intercambair tanto materia como energia con su entorno.

En un sistema termodinámico se deben conocer los valores de las variables, propiedades o funciones termodinámicas (presión (P), temperatura (T), densidad (ρ), volumen (V), etc.) No todas las variables termodinámicas son independientes, puesto que una vez definidas algunas de ellas las otraspueden obtenerse en función de estas mediante una ecuación de estado.
Las variables termodinámicas pueden clasificarse en:
Extensivas: que dependen de la cantidad de materia, ej. el volumen.
Intensivas: que son independientes de la cantidad de materia, ej. P, T, densidad.
Así surge otra clasificación para un sistema termodinámico, los sistemas pueden ser a su vez:
Homogéneos: las propiedadestermodinámicas tiene los mismos valores en todos los puntos del sistema.  El sistema está constituido por una sola fase.
Heterogéneos: las propiedades termodinámicas no son las mismas en todos los puntos del sistema. El sistema está constituidos por varias fases, separadas entre sí por una "frontera" llamada interfase.
Cuando el sistema se presenta en fase gaseosa, el sistema es homogéneo...