Termodinámica

QUIMICA FISICA I
Segundo Curso – Primer cuatrimestre
Facultad de Química

TEMA 1. PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINAMICA
- Definición y objeto de la termodinámica
La termodinámica es la ciencia que estudia el calor, el trabajo, la energía y los cambios que estas
magnitudes producen en sistemas macroscópicos.
La termodinámica clásica estudia sistemas en equilibrio y sus transformaciones pormedio de
procesos reversibles.
La

termodinámica

se

basa

en

un

conjunto

de

principios

básicos,

indemostrables

matemáticamente, cuya validez reside en la observación experimental.

- Sistemas termodinámicos
Se denomina sistema a la región del universo objeto de estudio termodinámico. El sistema está
separado de los alrededores por barreras o paredes. Elconjunto de un sistema más sus alrededores se
denomina universo termodinámico. Los sistemas termodinámicos son de tamaño macroscópico y
contienen un gran número de partículas.
Las paredes que limitan los sistemas pueden ser:
- Rígidas (o móviles): Cuando no permiten (o sí) variaciones de volumen.
- Permeables (o impermeables): Si permiten (o no) el paso de materia a su través.
- Diatérmicas (oadiabáticas): Si permiten (o no) el intercambio de calor a su través.
En función de sus paredes, los tipos de sistemas se pueden clasificar como:
- Abiertos: Si intercambian energía y materia con sus alrededores.
- Cerrados: Cuando intercambian energía con sus alrededores, pero no materia.
- Aislados: Si no intercambian ni materia ni energía con sus alrededores.
Los sistemas también se puedenclasificar en función de su composición como homogéneos o
heterogéneos, según consten de una o más fases.

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Química Física I – Tema 1

- Estado de un sistema
La descripción del estado de un sistema se realiza mediante los valores de un conjunto de
propiedades medibles experimentalmente, denominadas variables termodinámicas.
Las variables termodinámicas de un sistema son la composición,el volumen, la presión, la
temperatura, la densidad, ... Aquellas propiedades que son independientes entre sí se denominan
variables de estado.
Una expresión que relaciona las propiedades termodinámicas que definen el estado de un sistema
se denomina ecuación de estado.
Las variables termodinámicas de un sistema en equilibrio se denominan funciones de estado
puesto que sus valores son funcióndel estado del sistema. Las variaciones de las funciones de estado
son independientes del proceso experimentado por un sistema, es decir, dependen de las diferencias
entre el estado inicial y el estado final. Además las variaciones de las funciones de estado son cero en
un ciclo o proceso cerrado.
Las propiedades termodinámicas también pueden clasificarse en función de su dependencia de lamasa como intensivas (no dependen de la masa del sistema) y extensivas (dependen de la masa del
sistema). Las magnitudes extensivas se suelen expresar como variables específicas (dividiendo su valor
por la masa del sistema) y variables molares (dividiendo por el número de moles del sistema).

- Estados de equilibrio. Procesos termodinámicos
La termodinámica clásica estudia sistemas enequilibrio termodinámico. Un sistema aislado está
en equilibrio cuando las propiedades termodinámicas no varían con el tiempo. Un sistema no aislado
está en equilibrio si sus propiedades macroscópicas permanecen constantes con el tiempo y si no hay
cambio alguno en las propiedades cuando se suprime el contacto entre el sistema y sus alrededores. En
general, todos los sistemas tienden espontáneamenteal equilibrio termodinámico.
Un sistema está en equilibrio termodinámico cuando se cumplen las condiciones de:
- Equilibrio térmico: Si todos los puntos del sistema están a la misma temperatura:
- Equilibrio mecánico: Si la presión es la misma en todos los puntos del sistema.
- Equilibrio material o químico: Cuando todos los puntos del sistema tienen la misma
composición química.
Los...