PROPIEDADES Y VARIABLES DE UN SISTEMA

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PROPIEDADES Y VARIABLES DE UN SISTEMA

Mensaje  susanita el Jue Jul 30, 2009 5:07 pm

Antes de entrar en el estudio termodinámico de procesos sencillos es necesario establecer una serie de conceptos y la nomenclatura para el mejor entendimiento de la asignatura.

En primer lugar tendremos que delimitar de forma precisa la parte del Universo objeto de nuestro estudio, distinguiéndose entre:

•Sistema: parte del Universo objeto de estudio.
Alrededores: porción del Universo que no se va a estudiar, pero que puede
interacciónar con el sistema.
• Pared: separación real o imaginaria entre el sistema y los alrededores.

El tipo de pared determina que tipo de interacción se puede producir entre el sistema y los alrededores. Así las paredes pueden ser:
• Móvil o rígida, lo que permitirá o no un cambio de volumen del sistema,
• Permeable, impermeable o semipermeable, lo que permitirá o no el intercambio de
materia entre el sistema y los alrededores.
• Adiabática o Diatérmica, que permite o impide, respectivamente, mantener una
diferencia de temperatura entre el sistema y los alrededores.

Así, los sistemas termodinámicos que podemos estudiar, se pueden clasificar en:
• Cerrados: son aquellos que pueden intercambiar energía, aunque no materia, con los alrededores.
• Abiertos: aquellos que pueden intercambiar materia y energía.
• Aislados: que no pueden intercambiar ni materia ni energía.


Para describir un sistema termodinámico debemos conocer los valores de una serie de propiedades observables macroscópicamente, llamadas variables, propiedades o funciones termodinámicas, por ejemplo, presión (P), temperatura (T), densidad (ρ), volumen (V), etc. No todas las variables termodinámicas son independientes, ya que una vez definidas algunas de ellas las otras pueden obtenerse en función de estas, mediante una ecuación de estado.

Las variables termodinámicas pueden clasificarse en:
• Extensivas: que dependen de la cantidad de materia, ej. el volumen.
• Intensivas: que son independientes de la cantidad de materia, ej. P, T, densidad.
Así surge otra clasificación para un sistema termodinámico, los sistemas pueden ser a su vez:

• Homogéneos: las propiedades termodinámicas tiene los mismos valores en todos
los puntos del sistema. El sistema está constituido por una sola fase.
• Heterogéneos: las propiedades termodinámicas no son las mismas en todos los
puntos del sistema. El sistema está constituidos por varias fases, separadas entre
sí por una "frontera" llamada interfase.

Cuando el sistema se presenta en fase gaseosa, el sistema es homogéneo, con independencia de el número de compuestos químicos que lo constituyan (ej. el aire). Una sustancia pura, sólo puede presentar una fase líquida, sin embargo pude exhibir varias fases sólidas (ej. carbono como diamante, grafito o fureleno). En el caso sistemas compuestos por más de una sustancia química, la situación es más compleja, ya que los líquidos podrán ser o no mixcibles totalmente en determinadas circunstancias de presión y temperatura, dando por tanto lugar a la distinción de una o de varias fases. Y lo mismo se puede decir de los sólidos, en general una aleación constituirá una fase, pero la mezcla de sólidos estará formada por tantas fases como sólidos estén presentes.


El estado de un sistema queda definido cuando todas las variables termodinámicas tienen valores fijos. Por lo tanto, las variables termodinámicas son funciones de estado y mientras su valor no cambie el estado del sistema tampoco, ahora bien cuando una variable cambia el estado del sistema también cambia. El cambio sufrido por el sistema debido a un proceso termodinámico queda definido sólo cuando se indica;
• El estado inicial del sistema.
• El estado final del sistema.
• La trayectoria o camino seguido en el proceso.

Muy importante es indicar que las variables termodinámicas solo están definidas cuando el sistema está en equilibrio termodinámico. ¿Qué significa equilibrio termodinámico? significa que se den simultaneamente tres situaciones:
• Equilibrio térmico (que la temperatura no cambie ).
• Equilibrio químico (que su composición no cambie).
• Equilibrio mecánico (que no se produzcan movimientos en el sistema).

En función de cómo se realize el cambio de estado se habla de:
• Proceso reversible: los cambios en las funciones de estado son infinitesimales. El
sistema está practicamente en equilibrio durante todo el proceso, lo que implica un
tiempo, para su realización, infinito. Se conoce el valor de las propiedades
termodinámicas en cada punto de la trayectoria.
• Proceso irreversible: el sistema sólo está en equilibrio en el estado inicial y en el
final. No se puede conocer el valor de las funciones de estado en los puntos
intermedios de la trayectoria.

Algunos nombres para procesos específicos en los que el sistema cambia de estado son:
• Proceso isotérmico: la T permanece constante.
• Proceso isobárico: la P permanece constante.
• Proceso isocórico: el V permanece constante.



Bibliografía

http://joule.qfa.uam.es/beta-2.0/temario/introduccion/introduccion.php
Propiedades termométricas

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