trabajo de taller de termodinamica

PROPIEDADES DE UNA
SUSTANCIA PURA,
SIMPLE Y COMPRESIBLE

Para aplicar el balance de energía a u n sistem a es preciso conocer sus propiedades
y cóm o se relacionan entre sí. El objetivo de este capítulo es introducir relaciones
entre las propiedades relevantes para la T erm odinám ica técnica. Com o parte de la
presentación se incluyen varios ejem plos que ilustran el uso del balance deener­
gía para sistem as cerrados introducido en el Cap. 2, ju n to con las relaciones entre
propiedades introducidas en este capítulo.

3 .1

objetivo del capítulo

D EFIN IC IÓ N DEL ESTADO TERM O D IN Á M ICO

El estado termodinámico de un sistema cerrado en equilibrio queda definido como tal
mediante los valores de sus propiedades termodinámicas. De la observación de muchos
sistemastermodinámicos se deduce que no todas sus propiedades son independientes una
de otra, y que su estado puede determinarse de manera unívoca mediante los valores de
sus propiedades independientes. Los valores para el resto de las propiedades termodiná­
micas se determinan a partir de este subconjunto independiente. Se ha desarrollado una
regla general conocida como el principio de estado quepermitirá determinar el número de
propiedades independientes necesarias para especificar el estado de un sistema. En esta
sección se introduce el principio de estado para sistemas de masa y composición conocidas
cuando se desprecian las influencias del movimiento del sistema como un todo y las del
campo gravitatorio terrestre.
Para la mayor parte de las aplicaciones consideradas en este libronos interesa lo que
dice el principio de estado sobre el estado intensivo de los sistemas. Son de particular interés
los sistemas de sustancias puras utilizados con frecuencia, tales como agua o mezclas uni­
formes de gases no reactivos. Estos sistemas se clasifican como sistemas simples compresibles.
Para sistemas simples compresibles de sustancias puras, el principio de estado indica que
elnúmero de propiedades intensivas independientes es dos. Se excluyen de las considera­
ciones presentes las propiedades intensivas tales como velocidad y altura a las que se asig­
nan valores relacionados con los datos exteriores al sistema.
Por ejemplo... en el caso de un gas, la temperatura y otra propiedad intensiva como el
volumen específico podrían seleccionarse como las dos propiedadesindependientes. El
principio de estado afirma entonces que presión, energía interna específica y todas las pro­
piedades intensivas pertinentes se podrían calcular como funciones de T y v: p =p(T, v), u =
u(T, v) y así sucesivamente. Las relaciones funcionales se establecerían usando datos experi­
mentales y dependerían explícitamente de la identidad química particular de las sustanciascomponentes del sistema. El desarrollo de tales funciones se presenta en el capítulo 11. A
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CAPITULO 3. PROPIEDADES DE UN A SUSTANCIA PURA, SIMPLE Y COMPRESIBLE

Para fundamentar posteriores relaciones entre propiedades concluiremos esta intro­
ducción con algunas consideraciones más detalladas sobre los conceptos de principio de
estado y sistemas simples compresibles.

principio deestado

sistema simple

sistema simple
compresible

Principio de Estado. Basándonos en una evidencia empírica considerablemente amplia,
podemos concluir que hay una propiedad independiente por cada una de las formas en
que la energía de un sistema puede cambiarse independientemente. Hemos visto en el
Cap. 2 que la energía de un sistema cerrado puede alterarse independientemente por calor
opor trabajo. Según esto, puede asociarse una propiedad independiente con la transferen­
cia de calor como una forma de variar la energía, y puede contabilizarse otra propiedad
independiente por cada forma relevante de transferencia de energía mediante trabajo.
Apoyándose en la evidencia experimental, por tanto, el principio de estado establece que
el número de propiedades independientes,...