LECCIÓN 1

• La termodinámica

• El sistema termodinámico

• Estados y procesos

• La masa: variables intensivas y extensivas

• Homogeneidad y fases

TERMODINÁMICA

• Es la parte de la física clásica que estudia las propiedades energéticas de la materia.

• Como parte de la física, el método de trabajo de la termodinámica es el método cientifico

LA FÍSICA CLÁSICA• El estudio se hace a escala humana.

• El observador es ajeno al estudio.

• La medida está idealizada.

Física C lásica

M ateria

M ovim iento M ecánica

ESTUDIO DE LA MATERIA I

ESTUDIO DE LA MATERIA II

SINGULARIDADES

• Para fijar las singularidades es preciso conocer, clasificar y catalogar los cuerpos y los fenómenos naturales.

• El criterio de catalogación clásico es el principio de causalidad: “Toda causa da lugar a un efecto, la causa nunca puede ser anterior al efecto”.

TEORÍAS

• Físico-matemática: Parte de una hipótesis de la realidad y se justifica por sus resultados: la Mecánica.

• Fenomenológica: Estudia directamente los fenómenos naturales, sin hacer hipótesis, e induce leyes universales: la Termodinámica.

LA COMPARACIÓN

• Todas las propiedades de los cuerpos se obtienen mediante la medida. A la Física se conoce como “la Ciencia de la medida”.

• La comprobación de una teoría se hace por comparación de sus previsiones con las propiedades de los cuerpos.

MAGNITUD

• Una magnitud es toda propiedad que acepta ser medida. Está compuesta de:– Numero que expresa el resultado de la

medida.

– Error implícito en la medida.

– Unidades del patrón con que se mide.

– Dimensiones propias del patrón de medida.

SISTEMA TERMODINÁMICO I

• Es la porción de naturaleza que es el objeto de estudio de la termodinámica.

• Debe ser reconocible en todo momento.

• Se define como la porción de naturaleza contenida dentro de una superficie cerrada, que puede ser real o imaginaria.

SISTEMA TERMODINÁMICO II

• El observador elige el sistema según sus necesidades descriptivas.

• También puede elegir sus porciones, que se llaman subsistemas

• La configuración íntima del sistema y de sus subsistemas es desconocida por el observador.

EL MEDIO EXTERNO• Es la porción de naturaleza, ajena al

sistema, que influye o es influido por él.

• Si la superficie cerrada que limita al sistema es material, se conoce como pared y forma parte del medio externo.

• El medio externo se idealiza, es decir, se simplifica mediante ciertas condiciones preestablecidas.

EL UNIVERSO

• El conjunto constituido por el sistema y el medio externo se conoce como el universo, sin sentido cosmológico.

• El universo contiene todos los elementos capaces de influirse mutuamente, fuera de él nada influye ni se deja influir por el sistema ni su medio externo.

ESTADOS DEL SISTEMA • El estado de un sistema termodinámico

es la situación en la que permanece sin cambios temporales. Puede ser:

• Estado de equilibrio si no presenta variaciones espaciales.

• Estado estacionario si presenta variaciones espaciales.

PARAMETRIZACIÓN• Asigna al sistema las medidas que lo

determinan y que fijan su situación.

• Ligadura, o acción externa al sistema que es capaz de sustituir la influencia de otro sistema sobre él.

• Variables, o magnitudes del sistema que determinan su individualidad y la situación en que se encuentra.

ESTADO DE EQUILIBRIO• Es la situación final que alcanza un

sistema sometido a ligaduras externas constantes y uniformes, es decir, independientes del tiempo e iguales en toda la superficie del sistema.

• Las ligaduras externas se imponen mediante el medio externo o las paredes materiales que lo rodean.

ESTADO ESTACIONARIO

• Es la situación final que alcanza un sistema sometido a ligaduras externas constantes y no uniformes, es decir, independientes del tiempo y con valores que son diferentes en los distintos puntos de la superficie del sistema.

• Las ligaduras externas sólo pueden imponerse mediante el medio externo.

PROCESOS

• Una transformación de un sistema se produce cuando sufre un cambio que se aprecia mediante sus variables.

• Un proceso de un sistema es aquella transformación que parte de un estado de equilibrio y llega a otro estado de equilibrio.

LA INTERACCIÓN• Es la acción mutua entre un sistema y

otro, o con el medio externo, que provoca una transformación en ellos.

• En termodinámica toda interacción implica el intercambio de una magnitud.

• Si esa magnitud es conservativa, el exceso o defecto externo informa del cambio que experimenta el sistema.

TIPOS DE INTERACCIONES

In tercam biode m ateria

M ateria l

In tercam biode trabajo

M ecánica

Intercam biode calor?

C alorífica

Interacción S istem a-Sistem ao Sistem a-M edio externo

TIPOS DE PAREDES

Perm eable(S is tem a a b ier to )

A islante(N a d a la a tra v iesa )

D iaterm a(T o d o la a tra v iesa )

A diabática(S ó lo la a tra v iesa la

in tera cció n m ecá n ica )

Im perm eable(S is tem a cerra d o )

Sem iperm eable(M em b ra n a s)

Pared

La termodinámica necesita paredes especiales que se citan a continuación:

INTERACCIÓN MATERIAL

• La interacción material es la más difícil de estudiar, pues existen diferentes sustancias. Se tratará al final.

• Se define un sistema cerrado como aquel que posee una masa constante, es decir, está rodeado de una pared impermeable.

VARIABLES

• Las variables de un sistema cerrado pueden ser de dos tipos:

• Extensivas, cuando dependen de la masa del sistema, por ejemplo, el volumen.

• Intensivas, cuando no dependen de la masa del sistema, por ejemplo, la presión.

HOMOGENEIDAD

• Las variables extensivas se expresar por unidad de masa o de moles. Se conocen como variables específicas o molares.

• Se dice que un sistema cerrado en estado de equilibrio es homogéneo cuando sus variables especificas o molares tienen el mismo valor en todos sus puntos.

FASES

• Toda porción macroscópica de un sistema en equilibrio que sea homogénea constituye una fase del sistema.

• Todo sistema puede estar compuesto por varias fases en equilibrio entre sí.

• Ejemplo: Agua y hielo a 0º C y 1 atm, representan dos fases del agua.

LECCIÓN 1

FIN