Sistemas termodinámicos: tipos, fronteras, propiedades y transformaciones

Resumen

El documento describe los tipos de sistemas termodinámicos (cerrado, abierto, simple y aislado) y las fronteras que los delimitan (adiabáticas, permeables y semipermeables). Explica también las propiedades intensivas, extensivas y específicas, así como las transformaciones termodinámicas, incluyendo la isócora, el punto triple, el punto crítico y el concepto de calor.

Puntos clave

Un sistema cerrado no intercambia materia con el entorno, mientras que un sistema aislado no intercambia ni materia ni energía.
Las fronteras adiabáticas no dejan pasar el calor; las diatérmicas sí lo permiten.
Las propiedades intensivas (presión, temperatura) no dependen de la masa, y las extensivas (energía interna, entalpía) sí.
Las propiedades específicas se obtienen dividiendo una propiedad extensiva entre la masa, como el volumen específico en m3/kg.
Una transformación termodinámica exige intercambio de energía con el medio exterior.
El punto triple es el punto del diagrama de fases donde convergen las curvas de fusión, vaporización y sublimación.
El calor es energía transferida por diferencia de temperatura y se considera positivo si es recibido y negativo si es cedido.

Ponte a prueba

Sistemas Termodinámicos

Tipos de Sistemas

Sistema Cerrado

Un sistema cerrado es aquel que no intercambia materia con el entorno.

Sistema Abierto

Un 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 el mismo valor a lo largo del tiempo.

Sistema Simple

Un sistema simple es macroscópicamente homogéneo, isotrópico, sin carga eléctrica, químicamente inerte y no está sometido a campos eléctricos, magnéticos o gravitatorios.

Sistema Aislado

Un sistema aislado es aquel que no intercambia con el entorno ni materia ni energía. Sus paredes son rígidas, adiabáticas e impermeables.

Fronteras

Fronteras Adiabáticas

Las fronteras adiabáticas son aquellas que no dejan pasar el calor. Las contrarias son las fronteras diatérmicas.

Fronteras Permeables

Las fronteras permeables son aquellas que permiten el paso de sustancias. Las contrarias son las fronteras impermeables.

Fronteras Semipermeables

Las fronteras semipermeables son aquellas que permiten el paso de sustancias hacia un solo lado de la pared.

Propiedades

Propiedades Intensivas

Las propiedades intensivas son aquellas que no dependen de la masa que se considera (presión, temperatura).

Propiedades Extensivas

Las propiedades extensivas son aquellas que dependen de la masa que se considera (energía interna, entalpía).

Propiedades Específicas

Las propiedades específicas relativizan las extensivas dividiendo entre la masa (volumen específico m3/kg).

Transformaciones Termodinámicas

Una transformación termodinámica es una sucesión de estados por los que pasa un sistema cuando se le somete a un cambio (ej: calentar agua de 0 °C a 50 °C y enfriarlo a 30 °C). Es preciso que se produzca intercambio de energía con el medio exterior.

Transformaciones Específicas

Transformación Isócora

Una transformación isócora es aquella que mantiene el volumen permanece constante. Se calienta o se enfría con límites inelásticos.

Compresión Resistida

La compresión resistida se produce cuando la fuerza exterior es aproximadamente igual a la interior. Los estados intermedios son de equilibrio.

Punto Triple

El punto triple es un punto de un diagrama de fase donde convergen las curvas de fusión, vaporización y sublimación.

Punto Crítico

El punto crítico es aquel por encima del cual una sustancia no puede condensar exclusivamente variando su presión. En él coinciden las líneas de saturación de líquido y vapor.

Calor

El 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 (aumenta la actividad molecular). Es positivo si es recibido y negativo si es cedido.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre un sistema cerrado y un sistema aislado?

Un sistema cerrado no intercambia materia con el entorno, pero sí puede intercambiar energía. Un sistema aislado no intercambia ni materia ni energía con el entorno.

¿Qué diferencia hay entre propiedades intensivas y extensivas?

Las propiedades intensivas, como la presión o la temperatura, no dependen de la masa considerada. Las extensivas, como la energía interna o la entalpía, sí dependen de la masa.

¿Qué es el punto triple?

Es un punto de un diagrama de fase donde convergen las curvas de fusión, vaporización y sublimación.