Unidad_I

Termodinámica
Unidad I
La termodinámica es una rama fundamental de la Química, que se centra en el estudio macroscópico de la naturaleza en equilibrio.
Un sistema termodinámico (también denominado sustancia de trabajo) se define como la parte del universo objeto de estudio. Un sistema termodinámico puede ser una célula, una persona, el vapor de una máquina de vapor, la mezcla de gasolina y aireen un motor térmico, la atmósfera terrestre, etc.
Antes de entrar en el estudio termodinámico de procesos sencillos es necesario establecer una serie de conceptos y la nomenclatura para el mejor entendimiento de la asignatura.
En primer lugar se debe delimitar de forma precisa la parte del universo objeto de nuestro estudio, distinguiéndose entre:
Sistema: Parte del Universo objeto deestudio.
Alrededores: Porción del Universo que no se va a estudiar, pero que puede interaccionar con el sistema.
Pared: Separación real o imaginaria entre el sistema y los alrededores.
El tipo de pared determina que tipo de interacción se puede producir entre el sistema y los alrededores.
El sistema termodinámico puede estar separado del resto del universo (denominado alrededores del sistema) porparedes reales o imaginarias. En este último caso, el sistema objeto de estudio sería, por ejemplo, una parte de un sistema más grande. Las paredes que separan un sistema de sus alrededores pueden ser aislantes (llamadas paredes adiabáticas) o permitir el flujo de calor (diatérmicas).
Los sistemas termodinámicos pueden ser aislados, cerrados o abiertos.
Sistema aislado: Es aquél que nointercambia ni materia ni energía con los alrededores.
Sistema cerrado: Es aquél que intercambia energía (calor y trabajo) pero no materia con los alrededores (su masa permanece constante).
Sistema abierto: Es aquél que intercambia energía y materia con los alrededores.
En la siguiente figura se han representado los distintos tipos de sistemas termodinámicos.

Cuando un sistema está aislado y se le dejaevolucionar un tiempo suficiente, se observa que las variables termodinámicas que describen su estado no varían. La temperatura en todos los puntos del sistema es la misma, así como la presión. En esta situación se dice que el sistema está en equilibrio termodinámico.
Clasificación de los sistemas termodinámicos
Sistemas cerrados: son aquellos que pueden intercambiar energía, aunque no materia,con los alrededores.
Sistemas abiertos: Aquellos que pueden intercambiar materia y energía.
Sistemas aislados: Que no pueden intercambiar ni materia ni energía.

 Para describir un sistema termodinámico se deben conocer los valores de una serie de propiedades observables macroscópicamente, llamadas variables, propiedades o funciones termodinámicas, por ejemplo, presión (P), temperatura (T),densidad (ρ), volumen (V), etc. No todas las variables termodinámicas son independientes, ya que una vez definidas algunas de ellas las otras pueden obtenerse en función de estas, mediante una ecuación de estado.
Así surge otra clasificación para un sistema termodinámico, los sistemas pueden ser a
su vez:
Homogéneos: Las propiedades termodinámicas tienen los mismos valores en todos los puntos delsistema.  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 constituido por varias fases, separadas entre sí por una "frontera" llamada interfase.
Cuando el sistema se presenta en fase gaseosa, el sistema es homogéneo, con independencia de el número de compuestos químicos que lo constituyan(ej. el aire). Una sustancia pura, sólo puede presentar una fase líquida, sin embargo pude exhibir varias fases sólidas (ej. carbono como diamante, grafito o fureleno). En el caso sistemas compuestos por más de una sustancia química, la situación es más compleja, ya que los líquidos podrán ser o no mixcibles totalmente en determinadas circunstancias de presión y temperatura, dando por tanto lugar a...