Conceptos básicos de la termodinámica

Conceptos Básicos de la Termodinámica

Termodinámica.- Se denomina termodinámica a la parte de la física encargada del estudio de fenómenos vinculados con el calor, esta se ocupa especialmente de las propiedades macroscópicas de la materia, de las formas de energía, haciendo hincapié en la temperatura. El objeto de estudio de la termodinámica es la energía que circula y es capaz de generar movimiento. Los cambios que constituye su objeto de estudio son la temperatura, el volumen y la presión, el potencial químico, la imanación y la fuerza electromotriz.

Energía.- El concepto de energía está relacionado con la capacidad de generar movimiento o lograr la transformación de algo, podríamos decir que es la aptitud de un sistema para el desarrollo de un trabajo, ejemplo cuando un martillo, impacta sobre un clavo este posee energía cinética la cual depende de la masa y del cuadrado de velocidad del cuerpo.

Sistema.- Un sistema termodinámico puede ser el asiento de transformaciones internas e intercambios de materia y / o energía con el entorno externo, es decir, todo lo externo al sistema que interactúa con él y se clasifican  como aislados, cerrados o abiertos. Este termodinámico es una cantidad arbitraria de materia, cuyas propiedades pueden ser descritas únicamente y totalmente, especificando ciertos parámetros macroscópicos que pueden ser: temperatura, presión y volumen. Se denomina sistema abierto el que permite el intercambio de materia y energía con los alrededores. Un sistema cerrado es el que no permite la transferencia de materia, aunque si la de calor. En un sistema aislado no existe interacción posible con los alrededores, no puede intercambiar ni materia ni energía.

Propiedad.- Las propiedades termodinámicas pueden clasificarse en intensivas y extensivas. Son intensivas las que no dependen de la cantidad de materia del sistema (presión, temperatura, composición). Las extensivas dependen del tamaño del sistema (masa, volumen). Cuando un sistema termodinámico se encuentra en un estado de equilibrio determinado, cada variable termodinámica tomará un valor concreto característico de ese estado de equilibrio. Si hacemos que el sistema evolucione hacia otro estado de equilibrio, las variables termodinámicas se modificaran.

Estado.- Un estado termodinámico es un conjunto de los valores que toman las propiedades de un sistema termodinámico que deben ser especificadas para reproducir el sistema. Los parámetros individuales son conocidos como variables de estado, parámetros de estado o variables termodinámicas

Proceso.-  A cualquier transformación de un sistema entre dos estados de equilibrio termodinámico se le denomina proceso. Puede ser visto como los cambios de un sistema, desde unas condiciones iniciales hasta otras condiciones finales, debido a su desestabilización. Se clasifican en dos tipos; iso y politrópicos. Los procesos iso las magnitudes permanecen "constantes", es decir que el sistema cambia manteniendo cierta proporcionalidad en su transformación y en los politrópicos son aquellos para gases ideales. La descripción completa de un proceso requiere, por lo general, el conocimiento de los estados de equilibrio inicial y final, la trayectoria, y las interacciones que ocurren a través de las fronteras del sistema durante el proceso.

Trayectoria.- Esta se refiere a la especificación de la serie de estados a través de los cuales pasa el sistema.

Ciclo.- Es un proceso o conjuntos de procesos por los que un sistema evoluciona volviendo al mismo estado inicial. Este nos permite convertir calor en trabajo por interacción con dos focos térmicos Máquinas o motores térmicos o en otro caso pasar calor de un foco frío a otro a mayor temperatura frigoríficos o bombas de calor.

Áreas de aplicación

- Biotecnología

Una aplicación particular de la termodinámica molecular se relaciona con la separación de proteínas acuosas por precipitación selectiva. Se muestran algunos ejemplos para mostrar como las fuerzas proteína puede calcularse o medirse, para producir un potencial de fuerza media, y como ese potencial se emplea luego junto con un modelo de termodinámica estadística para establecer un equilibrio líquido y líquido cristal. Tal equilibrio no solamente es útil para los procesos de separación, sino también para entender enfermedades como el mal de Alzheimer, las cataratas en los ojos, y anemia, las cuales parecen ser causadas por aglomeración de proteínas.

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