Conceptos Fundamentales de Termodinámica: Definiciones Esenciales

Conceptos Fundamentales de Termodinámica

Definiciones Básicas

Sistema Termodinámico

Sistema Termodinámico: Porción aislada del universo bajo investigación. Es todo sistema macroscópico limitado por una superficie, frontera, abstracta o real.

Límite, Frontera o Pared

Límite, Frontera o Pared: Elemento que limita o aísla al sistema. Son las responsables de restringir o permitir la interacción del sistema con el resto del universo.

Alrededores, Ambiente, Entorno o Vecindad

Alrededores, Ambiente, Entorno o Vecindad: Es la parte del universo más cercana al sistema con la cual este puede interaccionar o intercambiar energía.

Universo Termodinámico

Universo Termodinámico: Está constituido por el sistema y sus alrededores.

Estado y Propiedades de un Sistema

Estado de un Sistema

Estado de un Sistema: Condición específica de un sistema, la cual es completamente descrita por sus propiedades.

Propiedades, Variables o Coordenadas Termodinámicas

Propiedades, Variables o Coordenadas Termodinámicas: Características macroscópicas del sistema que pueden medirse experimentalmente y que permiten describir un sistema.

Cambio de Estado

Cambio de Estado: Está determinado por cualquier cambio en la magnitud o valor de una o varias propiedades del sistema.

Proceso Termodinámico

Proceso Termodinámico: Es el método de trabajo mediante el cual se realiza un cambio de estado y que establece: la frontera, el cambio de estado, la trayectoria y los efectos en el sistema y sus alrededores.

Fase

Fase: Porción homogénea en todas sus partes, físicamente distinguible y mecánicamente separable.

Tipos de Sistemas Termodinámicos

Sistema Cerrado

Sistema Cerrado: No puede intercambiar materia con su entorno, pero sí intercambia energía.

Sistema Abierto

Sistema Abierto: Puede intercambiar materia y energía con su vecindad.

Sistema Aislado

Sistema Aislado: No intercambia ni materia ni energía.

Tipos de Paredes o Fronteras

Pared Flexible

Pared Flexible: Permite la variación de volumen del sistema.

Pared Rígida

Pared Rígida: No permite la variación de volumen del sistema.

Pared Adiabática

Pared Adiabática: Permite las interacciones de tipo mecánico y se considera un aislante térmico, es decir, no permite el intercambio de energía térmica.

Clasificación de Propiedades Termodinámicas

Propiedad de Estado

Propiedad de Estado: Es aquella variable termodinámica cuyo cambio depende exclusivamente de los estados inicial y final. (Ejemplos: Presión, Temperatura, Volumen)

Propiedad de Trayectoria

Propiedad de Trayectoria: Es la secuencia de pasos por los que un sistema pasa al llevar a cabo un cambio de estado, especificando los estados inicial, final e intermedios. (Ejemplos: Trabajo, Calor)

Propiedades Extensivas o Aditivas

Propiedades Extensivas o Aditivas: Su magnitud depende de la masa o tamaño del sistema. (Ejemplos: Volumen, Masa, Calor, Potencia)

Propiedades Intensivas

Propiedades Intensivas: Su magnitud es independiente de la masa o tamaño del sistema. (Ejemplos: Temperatura, Presión, Volumen específico, Densidad, Concentración)

Equilibrio Termodinámico

Equilibrio

Equilibrio: Un sistema se encuentra en equilibrio si no existe un cambio con el tiempo en sus propiedades medibles.

Fórmulas y Conceptos Adicionales

Presión Absoluta

Pabs = Patm + Pman

Presión Manométrica

Pman = ρgh

Contacto Térmico

Contacto Térmico: Dos objetos están en contacto térmico si pueden intercambiar energía entre ellos. A esta energía intercambiada entre los objetos se le denomina calor.

Equilibrio Térmico

Equilibrio Térmico: Dos objetos se encuentran en equilibrio térmico si están en contacto térmico y no intercambian energía.

Escalas de Temperatura

Tipos de Escalas

• Escalas Empíricas: °C (Celsius) y °F (Fahrenheit).
• Escalas Absolutas: K (Kelvin) y R (Rankine).

Conversiones Básicas

• T(K) = T(°C) + 273.15
• T(R) = T(°F) + 459.67

Relación entre Cambios de Temperatura

ΔT(°F) = (9/5) ΔT(°C)