Termodinámica

Proviene de los vocablos griegos thermos (calor) y dynamis (potencia), estudiando el flujo de energía que pasa por una determinada unidad de área y temperatura.

Sistema

Se refiere a una zona determinada en estudio para fines prácticos. Se divide en:

• Sistema Abierto: Aquel donde ingresa una determinada masa con una determinada energía, y posee un flujo de salida (masa y energía) distinto al de entrada.
• Sistema Cerrado: Un sistema idealmente cerrado donde las diferencias de energía y masa son igual a cero, dependiendo del tipo de pared que lo contenga.

Tipos de Paredes

• Pared Adiabática: Aquella donde no existe flujo de calor, energía ni masa.
• Pared Diatérmica: Aquella donde existe un flujo de energía distinto a cero, pero no existe flujo de masa.

Ambiente

Es todo aquello que rodea a un sistema y que tiene incidencia directa sobre él.

Propiedades

Son las variables que caracterizan un sistema termodinámico, provocadas por determinadas variables mediante un proceso (presión, temperatura, volumen y densidad).

Procesos Termodinámicos

• Proceso Isobárico: Aquel que posee una presión constante. Existe un proceso isobárico de expansión y uno de compresión, en relación a Presión/Volumen.
• Proceso Isocórico: Se caracteriza por tener un volumen constante.
• Proceso Isotérmico: Proceso donde la temperatura es constante. Se grafica en un diagrama de Presión/Volumen, clasificándose en isoterma de expansión (al descender la presión, aumenta el volumen) e isoterma de compresión (al aumentar el volumen, disminuye la presión).
• Proceso Isoentálpico: Aquel donde su entalpía «h» es constante.
• Proceso Isoentrópico: Aquel donde su entropía «S» (desorden) es constante.
• Proceso Politrópico: Proceso donde la presión, temperatura y volumen son variables, no constantes.

Equilibrio Termodinámico

Estado donde todas las propiedades termodinámicas de un sistema se mantienen constantes, con variaciones muy leves. Debe cumplir tres condiciones:

• Equilibrio Térmico: No debe existir cambio de temperatura, la cual debe mantenerse constante (proceso isotérmico).
• Equilibrio Químico: No debe producirse ninguna reacción que cause cambios en el sistema, manteniendo el volumen constante.
• Equilibrio Mecánico: Debe existir una presión constante, ya que todos los fluidos se mueven a causa de la presión (proceso isobárico).

Propiedades Intensivas y Extensivas

• Propiedades Intensivas: Independientes de la masa del sistema (presión, volumen específico, entropía, etc.). Se escriben con minúsculas.
• Propiedades Extensivas: Dependen de la masa del sistema y entregan valores totales (volumen total, energía interna, calor, etc.). Se escriben con mayúsculas. Al dividir una propiedad extensiva por la masa, se obtiene una propiedad intensiva.

Densidad, Peso Específico y Volumen Específico

• Densidad (δ): Cantidad de materia que ocupa un cierto volumen.
  • Densidad Absoluta (δ): Relación entre la masa del sistema y su volumen real.
  • Densidad Relativa (δr): Relación entre la densidad real y la densidad patrón. Es adimensional.
• Peso Específico (Γ): Razón entre el peso del sistema o fluido y la unidad de volumen que ocupa.
  • Peso Específico Relativo (Γr): Razón entre el peso específico del sistema y el peso específico patrón.
• Volumen Específico (v): Razón entre el volumen total del sistema y la masa del cuerpo en estudio.

Presión

• Presión (P): Fuerza ejercida por un fluido en una unidad de sección transversal.
• Presión Atmosférica (Patm): Peso ejercido por una columna de aire por cada metro cuadrado de superficie. Varía según la latitud y altitud. Se mide con un barómetro.
• Presión Manométrica (Pm): Presión que existe sobre la atmósfera. Se mide con un manómetro.
• Presión Absoluta (P): Presión real ejercida por un fluido en un punto determinado. Se expresa como la suma de la presión atmosférica y la manométrica.
• Presión de Vacío (Pv): Presiones existentes bajo la atmosférica (depresiones o presiones negativas). Se mide con un vacuómetro o manómetro de vacío.

Temperatura

Propiedad que indica cómo fluye la energía interna del sistema. No es lo mismo que el calor.

Escalas Termométricas

Rangos establecidos con valores extremos fijos, característicos de los sistemas termodinámicos (puntos fijos, punto de ebullición, punto de fusión).

Tipos de Escalas

• Escala Celsius (ºC): Punto máximo de ebullición del agua químicamente pura: 100ºC. Punto mínimo de fusión: 0ºC (hielo fundente).
• Escala Fahrenheit (ºF): Punto máximo de ebullición: 212ºF.