Fundamentos de Termodinámica: Sistemas, Propiedades y Transformaciones

Sistema Cerrado: Es aquel que no intercambia materia con el entorno.

Sistema Abierto: Es aquel en el que su masa fluye a través de un volumen denominado volumen de control. El estado de equilibrio se alcanza cuando las propiedades en cada sección tienen igual valor a lo largo del tiempo.

Sistema Simple: Macroscópicamente homogéneo, isotrópico, sin carga eléctrica, químicamente inerte, no está sometido a campos eléctricos, magnéticos…

Sistema Aislado: Es aquel que no intercambia con el entorno ni materia ni energía. Sus paredes son rígidas, impermeables y adiabáticas.

Fronteras Termodinámicas

Fronteras Adiabáticas: Aquellas que no dejan pasar el calor. Las contrarias son diatérmicas.

Fronteras Permeables: Aquellas que permiten el paso de sustancias. Las contrarias son impermeables.

Fronteras Semipermeables: Aquellas que permiten el paso de sustancias solo hacia un lado de la pared.

Propiedades Termodinámicas

Propiedades Intensivas: Aquellas que no dependen de la masa que se considera (presión, temperatura).

Propiedades Extensivas: Aquellas que dependen de la masa que se considera (energía interna, entalpía).

Propiedades Específicas: Relativizan las extensivas dividiendo entre la masa (volumen específico m^3/kg).

Transformaciones Termodinámicas

Transformación Termodinámica: Sucesión de estados por los que pasa un sistema cuando se le somete a un cambio (ej: calentar agua de 0 a 50 y enfriarlo a 30). Es preciso que se produzca intercambio de energía con el medio exterior.

Transformación Isócora: Aquella que mantiene el volumen constante. Se calienta o se enfría con límites inelásticos.

Compresión Resistida: Se produce cuando la fuerza exterior es más o menos igual a la interior. Los estados intermedios son de equilibrio.

Puntos Característicos

Punto Triple: Punto de un diagrama de fase donde convergen las curvas de fusión, vaporización y sublimación.

Punto Crítico: Aquel que por encima del cual una sustancia no puede condensar solo variando la presión. En él coinciden las líneas de saturación de líquido y vapor.

Calor y Trabajo

Calor: Es una forma de energía que se transfiere por diferencia de temperatura (si la frontera no es adiabática). El calor introducido en un sistema pasa a ser energía interna. Es + si es recibido y – si es cedido.

Trabajo: Desde el punto de vista mecánico es el producto de una fuerza por la distancia recorrida en la dirección de la fuerza. Un sistema realiza trabajo si se expande o se comprime la frontera del sistema.

Trabajo de Rozamiento (Wr): O rozamiento interno, solo se produce calentamiento al ser aplicado al sistema. Es siempre aportado al sistema, nunca puede ser extraído.

Trabajo Útil (Wu): Es la diferencia entre el Wr y el W atmosférico (debido a la presión atmosférica).

Trabajo Efectivo: Es la diferencia entre el Wu y el Wr.

Trabajo Técnico: O W cedido en el eje, es el trabajo que se extrae en el eje de una máquina que es atravesada por un sistema abierto.

Energía Interna y Entalpía

Energía Interna: Es la energía almacenada en un sistema en forma de energía cinética de rotación y traslación de las moléculas, energía cinética de vibración de los átomos de las moléculas y energía de los enlaces químicos de integración de las propias.

Entalpía: Suma de la energía interna y el producto de la presión por el volumen específico. Es la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno.

Energía de un Flujo: Suma de sus energías: interna, cinética, de presión y potencial.

Capacidad Calorífica

Capacidad Calorífica: Es el cociente entre la energía térmica recibida (o cedida) por un sistema y su variación de temperatura.