termodinamica

LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA

Cuando tocamos un objeto, el sentido del tacto nos proporciona la sensación que calificamos como caliente y frío es decir decimos que un cuerpo está a mayor o menor temperatura que otro. Las variaciones de temperatura las apreciamos por los cambios de intensidad de la sensación de calor pero este procedimiento de naturaleza cualitativa no nos permite elacceso a su medición por lo que es necesario estudiar los conceptos que nos llevan a la descripción de los diversos procedimientos de medida de la temperatura.
El estado de un sistema está fijado por los valores de parámetros característicos del mismo. Estos parámetros son las propiedades. Consideremos un sistema A cuyo estado viene determinado por el valor de una longitud. Figura 1.17Fig. 1.17 Sistema cuyo estado viene determinado por una longitud

El estado del sistema se determina anotando la longitud de la columna de líquido medida desde un nivel de referencia elegido arbitrariamente. La longitud L constituye la propiedad medible. Consideremos un segundo sistema B cuyo estado viene determinado por el valor de la presión P. Figura 1.18.Fig. 1.18 Sistema cuyo estado viene determinado por la presión.


Si los sistemas A y B se ponen en contacto a través de una pared adiabática no existirá interacción térmica pero si la pared es diatérmica se producirá una interacción térmica entre ambos sistemas, que traerá consigo el cambio de los valores iniciales de L y P hasta alcanzar unos valores fijos (véase la Figura 1.19). Comoconclusión, “cuando dos sistemas están separados por una pared diatérmica interactúan mutuamente hasta alcanzar un estado de equilibrio térmico.”




Fig. 1.19. Sistemas A y B en contacto.

Representemos ahora dos sistemas A y B separados por una pared adiabática y cada uno de ellos en contacto con un tercer sistema C cerrándose todo el conjunto por una pared adiabática






Fig.1.20. Sistemas A y B en equilibrio térmico con C.

La experiencia demuestra que los sistemas llegan a alcanzar el equilibrio térmico con C, y que, si la pared adiabática que separa a A de B se reemplaza por una pared diatérmica no tiene lugar ningún otro cambio.
Este hecho experimental confirma la conocida ley cero de la Termodinámica que se puede enunciar así:
“Dos sistemasen equilibrio térmico con un tercero están en equilibrio térmico entre sí”.


CONCEPTO DE TEMPERATURA

La temperatura es la propiedad de los sistemas que determina si se encuentran o no en equilibrio. La temperatura de un sistema es la propiedad de la cual depende que un sistema se encuentre en equilibrio térmico con otros. Por tanto, cuando dos o más sistemas están en equilibriotérmico tienen la misma temperatura.
Para cualquier sistema se puede definir la magnitud de su temperatura. En el caso de un fluido se puede demostrar racionalmente que existe una función de las propiedades termodinámicas (presión y volumen) que adopta el mismo valor para todos los fluidos que se encuentran en equilibrio térmico entre sí. Si se tiene n fluidos A, B, C,.... en equilibrio setendrá:



Donde  A,  B,  C.... son las funciones y PA, PB, PC... y VA, VB, VC,... son las presiones y volúmenes de equilibrio.
La ecuación t= (P,V) recibe el nombre de ecuación de estado del fluido. Como t está determinada por P y V, se puede considerar que el fluido queda descrito por dos cualesquiera de las tresvariables P, V y t. La función  (P,V) = constante define en el plano P-V una curva llamada isoterma.
Es necesario establecer una forma operacional que permita medir la temperatura. Considerando dos sistemas A y B descritos por las propiedades termodinámicas (x,y) y (x´, y´) respectivamente. Para un cierto estado del sistema A determinado por los valores (x1,y1) la función  A será ...