ENSAYO SOBRE DEFINICIONES Y CONCEPTOS BÁSICOS DE LA TERMODINAMICA

Título:

PROPIEDADES Y CONCEPTOS BÁSICOS DE LA TERMODINAMICA

Introducción:

La Termodinámica se originó en consideraciones acerca de calor y temperatura, y emplea términos y conceptos del lenguaje corriente. Sin embargo esas mismas palabras y conceptos, cuando se usan en Termodinámica son abstracciones de los conceptos ordinarios y tienen significados bien precisos que pueden diferir del uso común. Por eso hace falta introducir algunas definiciones y conceptos básicos, de los cuales quizás el más fundamental es el de equilibrio.

La termodinámica es fundamentalmente una ciencia fenomenológica, es decir, una ciencia macroscópica basada en leyes generales del experimento, independientemente de cualquier modelo microscópico de la materia. Su objetivo es, a partir de unos cuantos postulados (leyes de la termodinámica), obtener relaciones entre propiedades macroscópicas de la materia, cuando esta se somete a una variedad de procesos.

Desarrollo:

LAS PROPIEDADES TERMODINÁMICAS.

Son características que se pueden observar, medir o cuantificar en las sustancias o en los sistemas.

La cantidad y tipo de propiedades que se puedan establecer para un sistema dependen del tipo de observación que se halla establecido para el análisis del sistema. Por ejemplo si el enfoque usado es el macroscópico se pueden establecer propiedades como temperatura (T), presión (P), energía (e), energía interna (u), y entalpia(h) y otras, que de ningún modo serían establecidas utilizando el enfoque microscópico.

LAS PROPIEDADES TERMODINÁMICAS Y LOS SISTEMAS DE UNIDADES.

Se habla de manifestaciones físicas del conjunto o propiedades de una sustancia; y para medir o cuantificar estas de forma directa o indirecta, se han planteado patrones de medida llamados sistemas de unidades.

Para medir o cuantificar propiedades físicas, existen tres tipos de clases: las básicas o fundamentales, las derivadas y las suplementarias.

UNIDADES BASICAS:

Las unidades básicas como su nombre lo indica son bien definidas y se consideran independientes desde el punto de vista dimensional, entre estas se encuentran las unidades de cantidad de materia, de masa, de tiempo, de longitud, de temperatura, de intensidad de corriente eléctrica, de intensidad luminosa y en algunos sistemas la de fuerza.

UNIDADES DERIVADAS:

Las unidades derivadas son aquellas generadas a partir de la combinación de las unidades básicas mediante relaciones algebraicas que generan una magnitud correspondiente; como las de superficie, volumen, velocidad, aceleración, presión, energía, trabajo, potencia etc., y en algunos sistemas la de fuerza.

UNIDADES SUPLEMENTARIAS:

Las unidades suplementarias son de escaso uso en termodinámica y debido a esto no se consideran para el desarrollo de este curso.

Una diferencia que puede establecerse para estos sistemas es la magnitud de sus unidades (por ej. para sistemas ingles internacional y de ingeniería la unidad de longitud es el pie y para sistemas métrico decimal e internacional la unidad de longitud es el metro) de tal modo que es necesario utilizar factores de conversión al migrarse de un sistema a otro. Pero se presenta otra diferencia que es menos evidente pero fundamental, y radica en las unidades básicas y derivadas que cada uno de los sistemas utiliza; algunas unidades básicas de un sistema son unidades derivadas en el otro. Si se comparan los sistemas métrico e internacional las unidades básicas de masa, longitud y tiempo son las mismas, pero la fuerza en el sistema internacional es una unidad derivada (el Newton) y en el sistema métrico es una unidad básica (el Kilogramo fuerza).

CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LOS SISTEMAS TERMODINÁMICOS

La Termodinámica se desarrolla a partir de cuatro Principios o Leyes:

Principio Cero: permite definir la temperatura como una propiedad.

Primer Principio: define el concepto de energía como magnitud conservativa.

Segundo Principio: define la entropía como magnitud no conservativa, una medida de la dirección de los procesos.

Tercer Principio: postula algunas propiedades en el cero absoluto de temperatura.

PROPIEDAD, ESTADO

Propiedad es cualquier magnitud física evaluable de un sistema, es decir medible. Cada sistema puede ser referido en función de un pequeño número de variables de estado o propiedades. Solamente pueden ser clasificadas como propiedades aquellas características del sistema que no dependen de la forma en que fue adquirida.

PROPIEDADES EXTENSIVAS E INTENSIVAS

Propiedad extensiva: son aquellas que dependen del tamaño del sistema, por ejemplo: la masa, el volumen, y todas las clases de energía, son propiedades extensivas o aditivas, de manera que cuando las partes de un todo se unen, se obtiene el valor total.

Las propiedades intensivas: son aquellas que son propias del sistema, es decir no dependen del tamaño del sistema, si un sistema se divide en dos partes, una propiedad intensiva mantiene

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