termodinamica

Introducción

Intercambios energéticos que tienen lugar como consecuencia de las interacciones que pueden experimentar los sistemas termodinámicos. Tanto el calor como el trabajo son manifestaciones externas de la energía y únicamente se evidencian en las fronteras de los sistemas y solamente aparecerán cuando estos experimenten cambios en sus estados termodinámicos. En las interacciones queexperimentan los sistemas, estos pueden recibir o ceder energía. La energía se considera como una magnitud algebraica estableciéndose el siguiente criterio: trabajo que proporciona el sistema positivo y el que recibe negativo. Así mismo, el calor suministrado al sistema se considera positivo y el cedido por él negativo.

















Trabajo
Es la transferencia de energíaasociada con una fuerza que actúa a lo largo de una distancia.
Si se tiene un cuerpo con cierta cantidad de masa (m) y se quiere desplazar desde una posición 1 hasta una posición 2, se aplica una fuerza F a lo largo de un desplazamiento, se dice entonces que se ha realizado una cierta cantidad de trabajo.





1………………x………………2


W= F*x



Donde no hay movimiento, no haytrabajo.

En Termodinámica esta definición no enlaza los conceptos de sistema, propiedad y proceso. Por tanto es necesario definir trabajo termodinámicamente.




Definición termodinámica de trabajo

El trabajo en termodinámica siempre representa un intercambio de energía entre un sistema y su entorno. Cuando un sistema sufre una transformación, este puede provocar cambios en su entorno. Sitales cambios implican el desplazamiento (variación) de las fuerzas que ejerce el entorno sobre el sistema, o más precisamente sobre la frontera entre el sistema y el entorno, entonces ha habido producción de trabajo. Dependiendo del origen físico de las fuerzas aplicadas al sistema se distinguen diferentes formas de trabajo realizado.
Podemos deducir entonces que:
El trabajo es una transferenciade energía, es decir, es un paso de energía de un sitio a otro, no es algo que se tiene o se almacena.

El trabajo se localiza en la frontera del sistema, es una entrada o salida por las paredes del sistema, y no se refiere al interior de éste.

Está asociado al cambio de las variables macroscópicas, como pueden ser el volumen, la presión, la posición y velocidad del centro de masas, elvoltaje, etc.
Ejemplo:
Determinación del trabajo por medio de una curva p-v
Para sistemas cerrados, el intercambio de energía sistema-entorno sólo puede ocurrir en dos formas: calor y trabajo.
En termodinámica, a menudo se encuentra trabajo efectuado por una fuerza distribuida sobre un área, por ejemplo, por una presión P que actúa a través de un volumen V, como en el caso de una presión de fluidoejercida sobre un pistón. En esta situación, el trabajo diferencial se expresa más convenientemente como
Donde P es la presión externa ejercida sobre el sistema y dv el cambio del volumen del gas. El signo menos indica que si el sistema realiza trabajo (incrementa su volumen) su energía interna disminuye, pero si se realiza trabajo sobre el sistema (disminuye su volumen) su energía internaaumenta.
Integrando obtenemos:
La ecuación anterior nos indica el trabajo total realizado cuando el sistema pasa del estado A cuyo volumen es VA al estado B cuyo volumen es VB.

Convenio de signos

El trabajo tiene dimensiones de energía y representa un intercambio de energía entre el sistema y su entorno. Por convención se considera que el trabajo realizado por el sistema es positivo y eltrabajo efectuado sobre el sistema es negativo.







Aquí seguiremos el criterio de la IUPAC según el cual:
Si el trabajo se realiza por el entorno sobre el sistema, es positivo (+)
Si el trabajo es realizado por el sistema sobre el entorno, es negativo.
Físicamente veremos, al enunciar el primer principio de la termodinámica, que este criterio se puede enunciar como que aquél trabajo...