CONCEPTOS SISTEMA TERMICO

CONCEPTOS

SISTEMA TERMICO

La existencia de un sistema termodinámico se describe por un conjunto interrelacionado de cantidades susceptibles de ser medidas llamadas propiedades termodinámicas. Las cantidades como presión y temperatura son propiedades termodinámicas ya que sus valores dependen estrictamente de la condición instantánea durante la cual son medidos. Como ejemplo de cantidades que NO son propiedades termodinámicas son trabajo, calor, transferencia de masa, etc.

Estado de un sistema: Estado en el que cada una de las propiedades (que se deben considerar para definir el sistema) tiene un valor determinado. Condición descrita por las propiedades del sistema en un punto o tiempo dado.

Variable de estado: Es aquella que tiene un valor definido cuando se especifica el estado de un sistema.

Cambio de estado: Es la transformación que efectúa un sistema de un estado inicial a un estado final.

Trayectoria del cambio de estado: Es un cambio de estado especificando la secuencia de estados intermedios ordenados en la sucesión que recorre el sistema.

Proceso: Es el curso o evolución por el cual ocurre un cambio de estado. La descripción de un proceso consiste en definir el sistema, el cambio de estado y/o la trayectoria, los efectos producidos encada etapa del proceso.

Un sistema termodinámico es una porción de materia bien definida que esta limitada por una superficie cerrada, real o imaginaria llamada frontera, y que interactúa con sus alrededores.

TEMPERATURA

Temperatura es una magnitud física que refleja la cantidad de calor, ya sea de un cuerpo, de un objeto o del ambiente. Dicha magnitud está vinculada a la noción de frío (menor temperatura) y caliente (mayor temperatura).

La temperatura está relacionada con la energía interior de los sistemas termodinámicos, de acuerdo al movimiento de sus partículas, y cuantifica la actividad de las moléculas de la materia: a mayor energía sensible, más temperatura.

El estado, la solubilidad de la materia y el volumen, entre otras cuestiones, dependen de la temperatura. En el caso del agua a presión atmosférica normal, si se encuentra a una temperatura inferior a los 0ºC, se mostrará en estado sólido (congelada); si aparece a una temperatura de entre 1ºC y 99ºC, se encontrará en estado líquido; si la temperatura es de 100ºC o superior, por último, el agua presentará un estado gaseoso (vapor).

Cualidad que representa el estado térmico de los cuerpos y es un valor indicativode la energía cinética de las moléculas de dichos cuerpos.

Las substancias a elevada temperatura comunican energía calórica a todas las inmediatas o próximas que están a más baja temperatura. Las variaciones detemperatura producen en los cuerpos diversos fenómenos, como la dilatación ycontracción, variación en la resistencia eléctrica, etc., en las cuales se basan los instrumentos destinados a su medición (termómetros).

Existen cuatro escalas de temperaturas: Celsius o centígrada, en la que se toma el 0°coincidente con el punto de fusión del hielo y el 100° con el punto de ebullición delagua a la presión atmosférica normal; cada una de las cien divisiones entre ambospuntos constituye un grado centígrado (C).

La escala Fahrenheit, en la que los puntos de fusión del hielo y de ebullición del aguaestán situados en los 32 y 212 grados, respectivamente, y cada una de las 180 divisiones entre ambos puntos constituye un grado Fahrenheit (F). Esta escala se usa sólo en los países de habla inglesa.

La escala Réaumur, en la que dichos puntos están situados en los grados 0 y 80, ya no se utiliza.

Y, por último, la escala absoluta, de Kelvin o termodinámica, en la que la división 0 grados corresponde con el cero absoluto o mínima temperatura posible físicamente, y cuyos puntos de fusión del hielo y de ebullición del agua están situados en los 273 y 373 grados, respectivamente.

Esta combinada con la centesimal y la temperatura absoluta se obtiene sumando algebraicamente 273° a la temperatura medida en grados centígrados.

CALOR

El calor es aquello que siente un ser vivo ante una temperatura elevada. La física entiende el calor como la energía que se traspasa de un sistema a otro o de un cuerpo a otro, una transferencia vinculada al movimiento de moléculas, átomos y otras partículas.

En este sentido, el calor puede generarse a partir de una reacción química (como la combustión), una reacción nuclear (como aquellas que se desarrollan dentro del Sol) o una disipación (ya sea mecánica, fricción, o electromagnética, microondas).

Es importante tener en cuenta que los cuerpos no tienen calor, sino energía interna. Cuando una parte de esta energía se transfiere de un sistema o cuerpo hacia otro que se halla a distinta temperatura, se habla de calor. El traspaso de calor se producirá hasta que los dos sistemas se sitúen a idéntica temperatura y se alcance el denominado equilibrio térmico.

El calor es un concepto utilizado principalmente por la física y la química. Se define como una energía relacionada con el movimiento de átomos y moléculas de la materia; más adelante veremos la definición técnica en términos de calorías o Joules. La noción popular de que algo está "caliente", en realidad está lejos de ser cierta en términos físicos, ya que la sensación táctil o subjetiva que tenemos de este concepto viene dada por la transferencia de energía, en términos de temperatura, entre objetos: sentimos que algo está "caliente" cuando nos "quita" energía en términos de temperatura, y por otro lado sentimos a un objeto como "frío" cuando le cedemos energía.

EQUILIBRIO TERMICO

Es el estado en el que se igualan las temperaturas de dos cuerpos que inicialmente tenían diferentes temperaturas. Al igualarse las temperaturas se suspende el flujo de calor, y el sistema formados por esos cuerpos llega a su equilibrio térmico.

Por ejemplo, si pone tienes un recipiente con agua caliente, y otro con agua fría, a través de sus paredes se establecera un flujo deenergía calorífica, pasado un tiempo, la temperatura del agua en ambos recipientes se igualará (por obra de las transferencias de calor, en este caso del agua más caliente a la más fría, también por contacto con el aire del medio ambiente y por evaporación), pero el equilibrio térmico lo alcanzarán cuando ambas masas de agua estén a la misma temperatura.

La cantidad de calor (Q) que gana o pierde un cuerpo de masa (m) se encuentra con la fórmula

Donde:

Q es la cantidad de calor (que se gana o se pierde), expresada

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