Unidad I

INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA

La TERMODINÁMICA se puede definir como la ciencia de la ENERGÍA (no se crea ni se destruye si no que se transforma).

La ENERGÍA se puede considerar como la capacidad para causar cambios.

Según la etimología GRIEGA el término TERMODINÁMICA proviene de las palabras griegas THERME = CALOR y DYNAMIS = FUERZA = MOVIMIENTO.

Como el calor es energía en tránsito o en movimiento, diremos que la TERMODINÁMICA es una rama de la física que estudia la circulación de la energía y la relación entre la energía y el movimiento.

La termodinámica es la rama de la física que se encarga del estudio de la transformación del calor en trabajo y viceversa. Su estudio se inició en el siglo XVIII y sus principios se fundamentan en fenómenos comprobados experimentalmente. 

Otra definición de la termodinámica es: Parte de la física que estudia las propiedades de la materia cuando intervienen cambios de temperatura.Esto quiere decir que nos hablara de la energía y sus transformaciones en los sistemas termodinámicos (ST) desde un punto de vista microscópico.

Que quiere decir MICROSCÓPICO'?  Algo a nuestro nivel, al alcance de nuestros sentidos algo perceptible a nuestros sentidos.

Una de las más importantes y fundamentales leyes de la naturaleza es el PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA. Esto quiere decir que durante una interacción, la energía puede cambiar de una forma a otra pero su cantidad total permanece constante. Es decir, la energía no se crea ni se destruye.

Se dice entonces que la energía no se crea ni se destruye, solo se transfiere a otros cuerpos o se transforma en otras formas de energía.

Este principio, uno de los más importantes de física, es conocido como principio de conservación de la energía.

Si, por ejemplo, una niña desciende por un tobogán, la energía potencial que tenía cuando estaba arriba se convertirá en energía cinética al descender. En el caso del patinador de la ilustración siguiente, la energía cinética y la potencial se van transformando una en otra según se mueve de un lado para otro.

En ocasiones podemos creer que la energía desaparece cuando no descubrimos en qué se ha convertido. Por ejemplo, cuando un automóvil frena, la energía cinética que tenía el coche se convierte fundamentalmente en calor y aumenta la temperatura del sistema de frenado, de los neumáticos y del asfalto; también, con el rozamiento con el aire se genera calor.

Otro tipo de energía que, como el calor, se disipa en muchos procesos es el ruido (energía sonora).

Sistemas termodinámicos

Sistema es la porción delimitada y especificada del mundo físico, que contiene cantidades definidas de sustancia que se consideran bajo estudio o constituyen nuestro interés.

Necesitamos además definir entorno o medio ambiente el cual es la zona del universo que interactúa con el sistema. Esta última definición tiene su importancia ya que determina con una mayor rigurosidad lo que se debe entender por Entorno o Medio ambiente.

Saber cuál es la “zona (y sus límites) que interactúa” con el Sistema no siempre se pueden conocer en forma precisa, por ello en los esquemas que se observan más abajo, el Entorno se dibuja con líneas discontinuas.

El entorno es la zona del universo que interactúa con el sistema.

SISTEMA + ENTORNO (O MEDIO AMBIENTE) = UNIVERSO

Tipos de sistema

Aislado: no hay transferencia de masa o energía con el entorno.

Ej. : Un termo ideal (aislado y de paredes rígidas).

Cerrado: no transfiere masa pero sí energía en forma de calor, trabajo o radiación.

Ej. : Cualquier recipiente cerrado no ideal.

Abierto: transfiere masa y energía con su entorno.

Ej. : El cuerpo humano.

La mayoría de los sistemas en la vida real son abiertos, mientras que en el laboratorio la mayoría de los sistemas químicos son cerrados.