TERMODINAMICA Y ENERGIALa termodinámica se puede definir como la ciencia de

la energía. La energía se puede considerar como la

capacidad para causar cambios.

En la actualidad, el concepto se interpreta de manera

amplia para incluir los aspectos de energía y sus

transformaciones, incluida la generación de potencia, la

refrigeración y las relaciones entre las propiedades de

la materia. Estudia las transformaciones de las distintas

formas de energía entre si. En particular:

Calor en trabajo y viceversa

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TERMODINAMICA CLASICA O MACROSCOPICA

• Interpretación global y completa de los fenómenos naturales

que se estudian.

• No es necesario realizar hipótesis respecto de la estructura de

la materia.

• Necesidad de pocas coordenadas.

• En general coordenadas medibles directamente.

Estudiar un sistema en forma macroscópica queda reducido a

especificar algunas de sus propiedades fundamentales

observables y medibles y las relaciones que las vinculan.

Generalmente se entienden las propiedades macroscópicas

como el promedio o valor mas probable de las microscópicas

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TERMODINAMICA ESTADISTICA O MICROSCOPICA

• Es necesario realizar hipótesis respecto a la estructura de lamateria.

• Necesidad de muchas coordenadas.

• Coordenadas no sugeridas por nuestros sentidos.

• En general coordenadas no medibles directamente.

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EQUILIBRIO TERMODINAMICOUn sistema esta en equilibrio si y solo si las variables que lodescriben no cambian con el tiempo, sin que se produzcansimultáneamente variaciones en el medio ambiente.

Un sistema esta en equilibrio cuando no tiene tendencia por simismo para cambiar su estado, y por tanto sus propiedades

Equilibrio Mecánico Equilibrio Térmico

Equilibrio Químico Equilibrio Electroestático

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PRINCIPIOSLa Termodinámica se desarrolla a partir de 4 principios:

Principio Cero(permite definir la temperatura como una propiedad)

Primer principio(es simplemente una expresión del principio de conservación de la

energía y sostiene que la energía es una propiedad termodinámica)

Segundo principio(Afirma que la energía tiene calidad así como cantidad y los procesos

reales ocurren hacia donde disminuye la calidad de la energía, se

degrada)

Tercer principio(interpretación física de la entropía-Termoquímica)

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1- Principio Cero:

“Si dos sistemas A y B están en equilibrio

térmico cada uno de ellos con un tercero

C, los sistemas A y B están en equilibrio

térmico entre si”

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2- Primer principio:• “El trabajo en sistemas térmicamente aislados NO es función

del camino”.

• “Aunque la energía tome muchas formas, la cantidad totalde energía es constante, y cuando la energía desaparece enuna forma, aparece simultáneamente en otras formas.”

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3- Segundo principio:

“En toda evolución espontánea la

energía se conserva y se degrada”Otros enunciados

Clausius: “El calor no puede pasar por si solo de una fuente de

menor temperatura a una fuente de mayor temperatura”

Carnot: “Para que se pueda obtener trabajo a partir de calores es

necesaria la existencia de dos fuentes a distintas temperaturas”

Kelvin: “No se puede obtener trabajo con una sola fuente de térmica”

Planck: “No existe máquina periódica que no haga otra cosa que

elevar un cuerpo y enfriar un recipiente”

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4- Tercer principio:“El valor de la entropía de un solido o de

un líquido puro (en completo equilibrio

interno) se anula en el cero absoluto”

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CONCEPTOS Y DEFINICIONES

SISTEMA: Sistema es una porción del universo objeto de estudio. Un sistema

es una región restringida, no necesariamente de volumen

constante, ni fija en el espacio, en donde se puede estudiar la

transferencia y transmisión de masa y energía.

Todo sistema queda limitado por un contorno, paredes, fronteras o

límites del sistema, que pueden ser reales o imaginarios. También se

llaman superficie de control.

El medio rodeante o entorno es la parte del universo próxima al

sistema y que se ve afectada en alguna medida por los procesos que

ocurren en el sistema.

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Tipos de SistemasEn función de los limites

· Cerrado:

Es una región de masa constante; a través de sus

límites sólo se permite la transferencia de energía.

Se denomina masa de control.

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· Abierto:

En un sistema abierto es posible la

transferencia De masa y de energía a través de

sus límites; la Masa contenida en él no es

necesariamente constante. Se denomina

volumen de control; la superficie limitante, que

por lo menos en parte debe ser permeable o

imaginaria, se llama superficie de control.

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Aislado:Un sistema aislado no puede transferir materia ni

energía con el medio rodeante. El universo en su

totalidad se puede considerar como un sistema aislado.

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Tipos de limites de los Sistemas• Adiabáticos, cuando no pueden ser atravesados por

el calor.

• Diatérmicos, si permiten la transferencia del calor.

• Rígidos, si no permiten el cambio de volumen.

• Permeables o semipermeables, cuando a través delas paredes del sistema puede pasar cualquier clase osólo determinadas sustancias respectivamente.

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Pared rígida y adiabática

Pared rígida y diatérmica

Pared adiabática y móvil

Pared diatérmica y móvil

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PROPIEDAD• Propiedad es cualquier característica evaluable

de un sistema, cuyo valor depende de las

condiciones de éste. Las propiedades de un

sistema definen su "estado".

• La termodinámica gira alrededor de la energía y

por ello las propiedades termodinámicas serán

aquellas que se relacionan con la energía, y

definen su estado termodinámico.

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TIPOS DE PROPIEDADES

Algunas propiedades internas o termodinámicas

son: la masa m, presión P, temperatura

T, volumen V, energía interna U, entropía S, y

además los factores térmicos o coeficientes

termo elásticos, los calores latentes, presión de

vapor, capacidades caloríficas, densidad, etc.

Para sistemas compresibles cerrados estas

propiedades son las apropiadas.

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CARACTERISTICAS MATEMATICAS DE UNA PROPIEDADES

Una propiedad o función de estado es unafunción de variables de estado. Para que unafunción sea una función de estado, esnecesario y suficiente que la diferencial d seauna diferencial exacta. Las siguientesafirmaciones son equivalentes; si una de ellas secumple, las otras tres también se cumplen:

• es una función de estado;

• d es una diferencial exacta;

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La condición para que una diferencial sea exacta es lasiguiente: si una función depende de dos variablesde estado x e y, es decir, = (x ,y), para un cambioelemental de se cumple

entonces d es diferencial exacta si y sólo si cumple la regla de Schwartz de las segundas derivadas cruzadas:

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Ejemplo

Para un gas ideal se tiene la relación

Verifique la ecuación es una función de estado.

Sea las derivadas son:

las derivadas son:

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PROCESOSCualquier cambio de unestado de equilibrio a otroexperimentado por un sistemaes un proceso, y la serie deestados por los que pasa unsistema durante este procesoes una trayectoria delproceso.

Para describir completamenteun proceso se debenespecificar sus estados inicialy final, así como la trayectoriaque sigue y las interaccionescon los alrededores.

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TIPOS DE PROCESOSProcesos Reversibles:

• Ir y volver de un estado de equilibrio original a otro, por el mismo

camino de manera que ni en el sistema ni en el medio queden

modificaciones.

• Es una sucesión de estados de equilibrio. Lo que implica que toda

evolución reversible debe ser infinitamente lenta.

Por lo tanto todo proceso reversible es lento y

todo proceso irreversible, espontaneo, real, esviolento.

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Procesos Cuasi Estático o Cuasi Reversible:

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PROCESO ISOTERMICO

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PROCESO ISOBARICO

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PROCESO ISOCORICO

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