Conceptos básicos de Termodinámica

Termodinámica

Rama fisicoquímica, es una ciencia fenomenológica y experimental que estudia cambios y transformaciones energéticos asociados con la materia.

Sistema Termodinámico

Parte del universo que se aísla para su estudio.

Pared, Límite o Frontera

Es lo que separa al sistema del resto del universo.

Fase

Parte homogénea del sistema físicamente distinguible y mecánicamente separable, propiedades y características continuas.

Interfase

Región de contacto entre dos fases.

Componentes

Número de identidades químicas que forman parte de una fase, se distinguen a través de su estructura química. Los átomos que conforman a las moléculas no se consideran componentes.

Por Interacción con Alrededores

Abiertos: Intercambian materia y energía.
Cerrados: Intercambian energía pero no materia.
Aislados: No se intercambia materia ni energía.

Interacción Mecánica

Rígidas: Mantienen el volumen del sistema (no existen perfectas). Flexibles (móviles): Modifican el volumen del sistema.

Interacción Térmica

Diatermicas: Permite paso de calor.
Adiabáticas: No permite paso de calor (no existen perfectas).

Propiedades Termo

Conjunto de características macroscópicas que permiten describir al sistema generalmente se pueden medir experimentalmente (temp, vol, masa, densidad, cantidad de sustancia, etc). Fuerza, velocidad, aceleración, etc. NO son propiedades porque dependen del tiempo.

Clasificación

Medibles: Directas: Longitud, masa, temp. Indirectas: Área, densidad, presión. No medibles: Entalpía, energía interna.

Cambio de Estado Termo

Es cuando existe evidencia de que al menos una propiedad termo. ha cambiado el valor de su magnitud.

Estado de Equilibrio Termo

Cuando el valor de la magnitud de las propiedades termo no cambia.

Proceso Termo

Cuando el sistema interactúa con los alrededores intercambiando materia y/o energía a través de la pared. Esto causa el cambio de estado tanto en el sistema como en los alrededores.

Trayectoria

Secuencia de pasos que el sistema sigue cuando ocurre un proceso.

Clasificación de Procesos por su Naturaleza

Naturales y no naturales.
Reversibilidad: Reversibles y no reversibles. Durabilidad: Cuasiestáticos y no cuasiestáticos (son súbitos, por lo que no se conoce la trayectoria).

Por restricciones de propiedades dentro del sistema: Isotérmico (T=cte), Isócorico (V=cte), Isobárico (P=cte).

Función de Estado

Están definidas en el estado inicial y en el estado final, se les asocia valor numérico a su magnitud, NO están definidas cuando ocurre el proceso. (ej. temperatura)

Función de Trayectoria

Están definidas solamente cuando ocurre el proceso, su magnitud no está definida en los estados inicial y final, se manifiestan físicamente en la frontera entre el sistema y los alrededores como intercambio de energía y/o materia. (ej. calor y trabajo)

PRESIÓN

Fuerza ortogonal aplicada sobre una superficie, es escalar, es función de estado, es propiedad mecánica e intensiva.

P. atm

Presión ejercida por la atmósfera sobre la superficie terrestre. (P.atm>0)
Depende de la temperatura ambiente, altura respecto al nivel del mar, humedad relativa, época del año.

P. Fluidostática

Presión que ejerce un fluido estático (líquido o gas) en el fondo de una columna, si es agua se llamará "Presión Hidrostática".

P.abs

Presión dentro de un sistema que ejercen las moléculas del fluido dentro de él, se mide con respecto al vacío abs. (P.abs ≥ 0)

P. manométrica

Dif. de presión entre la abs. y la atm. total. (Pma= Pabs-Patm)

P. Parcial

Presión ejercida por cada componente de la mezcla gaseosa de comportamiento ideal a T=cte.

Manómetro

Dispositivo que mide la dif. entre la P.abs y la P.atm local.

TEMPERATURA

Escalar, propiedad no mecánica e intensiva, función de estado, nos permite conocer si hay o no condición de eq. térmico entre sistemas.

Termometría

Parte de la termodinámica experimental que proporciona toda la información y la metodología para la medición de la temperatura.

Termómetro

Sistema térmico con paredes diatérmicas y con una propiedad termodinámica que cambie de manera proporcional con la temperatura de manera reproducible y repetible, se requiere una escala termodinámica (Algunos tipos de termómetros... Termopar: Fuerza electromotriz, Termistor: Resistencia eléctrica, Pirómetro Óptico: Longitud de Onda)

Escalas Termométricas

Empíricas (relativas) = ºC, ºF.
Absolutas (termodinámicas): T ≥0 K, ºR

Dif. de Temp

Si ΔT>0 --> Tf >Ti, Aumento de temp.
Si ΔT<0 --> TfΔT=0 --> Tf=Ti, entonces T=cte.