Conceptos Fundamentales de Termodinámica y Propiedades de los Sistemas

Propiedades y Variables Termodinámicas

Variables intensivas: Son propiedades independientes del tamaño o la cantidad de materia. Ejemplos: Peso Molecular (PM), densidad, Temperatura (T), Presión (P) y concentración.

Variables extensivas: Son propiedades que dependen del tamaño o la cantidad de materia. Ejemplos: Volumen (V), masa (m), moles (n), Longitud (L), Energía (E), trabajo (w) y calor (Q).

DIVIDIR UNA PROPIEDAD EXTENSIVA ENTRE OTRA DA COMO RESULTADO UNA INTENSIVA (POR EJEMPLO, AL DIVIDIR ENTRE EL MOL).

Funciones de Estado y de Trayectoria

Función de Trayectoria

Dependen del camino o del número de etapas del proceso que cambia el estado del sistema. Para un proceso cíclico, su valor nunca es cero. Matemáticamente, son diferenciales inexactas y, al integrarse, nunca producen deltas (Δ).

Funciones de Estado

Son independientes del camino o del número de etapas del proceso. Para un proceso cíclico, su valor es igual a cero. Son diferenciales exactas y, al integrarse, resultan en una variación o delta (Δ).

Definiciones y Clasificación de Sistemas

Temperatura: Es la energía cinética promedio de las moléculas de un cuerpo.

Tipos de Sistemas según su Intercambio

• Sistema abierto: Permite el flujo de energía e intercambio de masa (es permeable).
• Sistema cerrado: Permite el flujo de energía pero no de masa (es impermeable).
• Sistema aislado: No permite ninguna de las dos interacciones.

Clasificación por Escala y Complejidad

• Sistemas macroscópicos: Medibles directamente por su tamaño.
• Sistemas microscópicos: No medibles directamente, solo calculables debido a su tamaño pequeño.
• Sistemas simples: Ocurren en dos etapas.
• Sistemas complejos: Ocurren en más de dos etapas.

Estudio de los Sistemas Físicos

1. Descripción: Consiste en describir sus propiedades enumerándolas (presión, volumen, masa).
2. Definición: Al interaccionar con el entorno, se observa qué propiedades cambiaron (calor, frío, presión). Estas pueden ser directamente proporcionales (se mueven en la misma dirección) o inversamente proporcionales (se mueven en dirección opuesta).
3. Predicción: Predecir lo que sucederá si se modifica alguna variable del sistema.

Dinámica del Cambio de Estado

Cambio de estado: Cualquier variación que modifique una o más de las propiedades del sistema.

Estado del sistema: Valor que tienen las propiedades del sistema en un momento bien definido.

Proceso: Mecanismo mediante el cual un sistema cambia de estado.

Ciclo: Suma de procesos que cambian el estado del sistema y lo regresan a su estado inicial.

Energía: Calor y Trabajo

Calor (Q): Cualquier magnitud termodinámica que fluye a través de las fronteras del sistema durante un cambio de estado. No es intrínseco, es una propiedad extensiva, una función de trayectoria y una forma de energía dispersa (relacionada con la Temperatura).

Trabajo (W): Cualquier magnitud termodinámica que fluye a través de las fronteras del sistema durante un cambio de estado. No es intrínseco, es una propiedad extensiva, una función de trayectoria y una forma de energía concentrada (relacionada con la Masa).

NOTA: TODO CALOR QUE ENTRE AL SISTEMA GENERA UN DELTA (Δ) POSITIVO.

Capacidad Calorífica y Equivalente de Calor

Capacidad calorífica: Cantidad de calor requerida para elevar en 1 °C la temperatura. Es una variable extensiva que se vuelve intensiva al dividirla entre el mol o la masa en gramos.

Equivalente de calor: Función de estado, extensiva. Un valor negativo indica un proceso exotérmico, mientras que un valor positivo indica un proceso endotérmico.