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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