Introducción a la Termodinámica: Conceptos Fundamentales y Sistemas

Introducción a la Termodinámica

1. Conceptos Básicos

1.1. Termodinámica

Ciencia que estudia la energía y sus transformaciones.

1.2. Energía

Capacidad de generar cambios o realizar trabajo.

1.3. Tipos de Energía

• Térmica
• Eléctrica
• Magnética
• Química
• Nuclear
• Mecánica: Potencial y Cinética

2. Sistemas Termodinámicos

2.1. Sistema

Cantidad de materia o una región en el espacio elegida para análisis.

2.2. Alrededores

Todo lo que se encuentra fuera del sistema.

2.3. Frontera

Real o imaginaria, fija o móvil, que separa el sistema de sus alrededores.

2.4. Energía Total

Suma de todos los tipos de energía presentes en el sistema.

2.5. Energía Interna

Forma de energía microscópica asociada al movimiento y la posición de las moléculas dentro del sistema.

2.6. Tipos de Energía Interna

• Calor Sensible
• Calor Latente
• Energía Química
• Energía Nuclear

2.7. Tipos de Sistemas

2.7.1. Sistema Cerrado

No hay intercambio de materia con los alrededores.

2.7.2. Sistema Abierto

Existe intercambio de materia con los alrededores.

3. Propiedades de un Sistema

3.1. Propiedades Intensivas

No dependen de la masa del sistema (ej. temperatura, presión).

3.2. Propiedades Extensivas

Dependen de la masa del sistema (ej. volumen, masa).

3.3. Densidad

Masa por unidad de volumen.

3.4. Volumen Específico

Volumen por unidad de masa.

3.5. Densidad Relativa

Cociente de la densidad de una sustancia entre la densidad de una sustancia estándar a una temperatura específica.

3.6. Peso Específico

Peso de un volumen unitario de una sustancia.

4. Estado y Equilibrio

4.1. Estado

Conjunto de propiedades que describe por completo la condición de un sistema.

4.2. Equilibrio

Estado de balance en el cual no hay cambios netos dentro del sistema.

4.3. Tipos de Equilibrio

4.3.1. Equilibrio Térmico

Se alcanza cuando la temperatura es uniforme en todo el sistema.

4.3.2. Equilibrio Mecánico

Se alcanza cuando la presión es uniforme en todo el sistema.

4.3.3. Equilibrio de Fase

Se alcanza cuando no hay transferencia neta de masa entre las diferentes fases de un sistema.

4.3.4. Equilibrio Químico

Se alcanza cuando no hay cambios netos en la composición química del sistema.

5. Postulado de Estado y Sistemas Comprensibles Simples

5.1. Postulado de Estado

El estado de un sistema comprensible simple se especifica por completo mediante dos propiedades intensivas independientes.

5.2. Sistema Comprensible Simple

Sistema que carece de efectos eléctricos, magnéticos, gravitacionales, de movimiento y tensión superficial.

5.3. Tensión Superficial

Cantidad de energía necesaria para aumentar la superficie de un líquido por unidad de área.

6. Procesos y Trayectorias

6.1. Proceso

Cambio de un estado de equilibrio a otro experimentado por un sistema.

6.2. Trayectoria

Serie de estados por los que pasa un sistema durante un proceso.

6.3. Tipos de Procesos

6.3.1. Proceso Isotérmico

Proceso que ocurre a temperatura constante.

6.3.2. Proceso Isobárico

Proceso que ocurre a presión constante.

6.3.3. Proceso Isocórico (Isométrico)

Proceso que ocurre a volumen constante.

7. Temperatura y Presión

7.1. Temperatura

Medida del nivel térmico de un cuerpo o sistema.

7.2. Ley Cero de la Termodinámica

Dos cuerpos están en equilibrio térmico si ambos tienen la misma lectura de temperatura, incluso si no están en contacto directo.

7.3. Presión

Fuerza normal que ejerce un fluido por unidad de área.