Conceptos Fundamentales de Termodinámica: Energía, Sistemas y Procesos

Conceptos Clave de Termodinámica: Una Introducción Esencial

La termodinámica es la ciencia que estudia las transformaciones de energía y los cambios en las propiedades de los fluidos involucrados. A continuación, se presentan definiciones fundamentales para comprender esta disciplina:

Definiciones Fundamentales

• Energía: Fenómeno físico capaz de producir un beneficio para el ser humano.
• Sustancia: Materia que puede existir en cualquiera de las tres fases conocidas: sólida, líquida o vapor (gas).
• Fases: Formas de presentación de la materia.
• Fluido: Sustancia en fase líquida o vapor.
• Sistema: Cantidad de fluido confinado, seleccionado para realizar un análisis termodinámico.
• Fronteras: Paredes reales (físicas) y/o hipotéticas que separan el fluido confinado de su entorno.
• Propiedad: Característica propia del fluido del sistema, independiente de su masa (propiedad específica).
• Estado: Se determina por la fase y los valores de todas las propiedades del fluido del sistema.
• Proceso: Acción sobre el fluido del sistema que lo hace cambiar de estado.
• Trayectoria: Conjunto de estados por los que pasa el fluido del sistema durante un proceso.
• Temperatura: Propiedad específica del fluido del sistema, dependiente de la vibración de sus moléculas.

Procesos Termodinámicos Básicos

Se definen procesos básicos caracterizados por mantener constante una propiedad específica:

• Isotérmico (T = C): La temperatura del fluido del sistema permanece constante.
• Isobárico (P = C): La presión del fluido del sistema permanece constante.
• Isométrico o Isocórico (v = C): El volumen específico permanece constante.

Instrumentos de Medición y Conceptos de Presión

• Barógrafo: Instrumento para medir la presión atmosférica en cualquier localidad. Funciona calibrando una báscula al vacío.
• Barómetro: Instrumento para medir la presión barométrica en cualquier localidad. Fue inventado por Torricelli en 1643.
• Presión Absoluta: Presión real del fluido confinado en un recipiente o conducto.
• Presión Manométrica: Presión real del fluido confinado, por encima de la presión atmosférica.
• Presión de Vacío: Presión relativa del fluido confinado, por debajo de la presión atmosférica.
• Manómetro o Vacuómetro de Tubo en U: Instrumento para medir la presión relativa. Utiliza un líquido en un tubo vertical en forma de U.
• Manómetro o Vacuómetro de Tubo Bourdon: Instrumento para medir la presión relativa. Emplea un tubo delgado y doblado en semiespiral.

Propiedades Específicas Adicionales

• Volumen Específico: Propiedad específica que relaciona el volumen ocupado por las moléculas de un fluido con su masa.
• Densidad: Propiedad específica que relaciona la masa de las moléculas de un fluido con el volumen que ocupan.
• Presión: Propiedad específica que relaciona la fuerza uniforme ejercida por las moléculas de un fluido sobre el área superficial que las contiene.