t.s.u. seguridad industrial

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Resumen de Termodin´amica
Rodrigo Medina A.
Centro de F´ısica - IVIC
Departamento de F´ısica - USB
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Introducci´on
El objetivo de este escrito es presentar los conceptos fundamentales de la Termodinámica en su forma tradicional, para que sirva como complemento de un curso de termodinámica o como introducción a un curso de Mecánica Estadística. No pretende ser un curso completode Termodinámica. Faltan totalmente las referencias a los experimentos, la calorimetría, la termometría, los ejemplos, etc. La idea es presentar de la manera más precisa y concisa posible las definiciones de los conceptos, las leyes y los razonamientos, que frecuentemente no aparecen con precisión en muchos textos.
Parte A: 1a Ley
DEFINICIONES
Sistema Termodinámico: Todo sistema macroscópico.Sistema Aislado: Sin interacciones con el resto del universo.
Parámetros Termodinámicos: Toda magnitud física macroscópica característica del sistema.
Parámetros Extensivos: Son proporcionales a la cantidad de materia. Ejemplos: Energía, volumen, masa, etc.
Parámetros Intensivos: No dependen de la cantidad de materia. Ejemplos: Presión, temperatura, densidades, concentraciones, etc.
Macroestadoo Estado Macroscópico: Un valor determinado para cada uno de los parámetros termodinámicos.
Estados Estacionarios: Son estados que no cambian en el tiempo bajo condiciones externas constantes.
Tiempo de Relajación: Tiempo necesario para que un sistema llegue a un estado estacionario. Usualmente el tiempo de relajación crece con el tamaño del sistema. Para los sistemas muy grandes el tiempo derelación puede ser mayor que la edad del universo, o sea que esos sistemas nunca llegan a un estado estacionario.
Usualmente se asume que los sistemas en condiciones externas estacionarias tienden a un estado estacionario. Este aserción es independiente de las cuatro leyes tradicionales de la termodinámica, por lo que podríamos considerarla como la ley “-1”.
Transformación termodinámica: Todocambio en el macro estado del sistema.
Transformación Quasi-est´atica: Son transformaciones en las que las condiciones externas varían tan lentamente que el sistema puede ser considerado en un estado estacionario en cada instante.
Transformación Reversible.
Se llama reversible toda transformación tal que el sistema retroceda su historia en el tiempo cuando las condiciones externas retroceden en eltiempo. Toda transformación reversible debe ser quasi-estática.
Energía Mecánica Macroscópica: Es la parte de la energía del sistema que depende del movimiento y de la posición de sus partes macroscópicas.
Energía Interna: La parte (U) de la energía del sistema que no es macroscópica.
E = Emec + U
Usualmente en el estudio de la termodinámica se considera transformaciones que no cambian laenergía mecánica (∆Emec = 0).
Trabajo.
En termodinámica se denomina “trabajo” (W) hecho por el sistema durante una transformación, a la parte de ese trabajo, que es observable macroscópicamente.
Calor.
El trabajo no-macroscópico hecho por el sistema en una transformación se denomina “calor que sale del sistema”. Usualmente se considera positivo el calor que entra al sistema (Q).
Trabajo total =W − Q
El trabajo se puede convertir libremente en calor, por ejemplo por frotamiento. En cambio lo contrario no es cierto.
1a Ley de la termodinámica.
Todas las interacciones fundamentales conocidas (el electromagnetismo, la gravedad y las fuerzas nucleares fuertes y débiles) conservan la energía. La no conservación de la energía mecánica que se observa macroscópicamente es debida a que no setoma en cuenta ni el calor ni la energía interna. La primera Ley de la termodinámica no es otra cosa que la ley de conservación de la energía aplicada a una transformación termodinámica.
∆E = Q − W.
Funciones de Estado.
A las magnitudes físicas que dependen del estado del sistema se les denomina funciones de estado. El volumen, la densidad, la presión, la energía interna son funciones de...