2 Definición de sistema Termodinámico y Ecuación de estado

Definiciones

Sistema: es un conjunto de elementos con relaciones de interacción e interdependencia que le confieren entidad propia al formar un todo unificado. Un sistema puede ser cualquier objeto, cualquier cantidad de materia, cualquier región del espacio, etc., seleccionado para estudiarlo y aislarlo (mentalmente) de todo lo demás. Así todo lo que lo rodea es entonces el entorno o el medio donde se encuentra el sistema.

Sistema termodinámico: Parte del universo físico, separado del medio para estudiar sus propiedades termodinámicas.

Propiedades del sistema: Atributos físicos, perceptibles en un punto o tiempo determinado.

Propiedadesdeunsistema1.jpg

Propiedades Termodinámicas
La existencia de un sistema termodinámico se describe por un conjunto interrelacionado de cantidades suscepetibles de ser medidas llamadas propiedades termodinámicas. Las cantidades como presión y temperatura son propiedades termodinámicas ya que sus valores dependen estrictamente de la condición instantánea durante la cual son medidos. Como ejemplo de cantidades que NO son propiedades termodinámicas son trabajo, calor, transferencia de masa, etc.

Estado de un sistema: Estado en el que cada una de las propiedades (que se deben considerar para definir el sistema) tiene un valor determinado. Condición descrita por las propiedades del sistema en un punto o tiempo dado.

Variable de estado: Es aquella que tiene un valor definido cuando se especifica el estado de un sistema.

Cambio de estado: Es la transformación que efectúa un sistema de un estado inicial a un estado final.

Trayectoria del cambio de estado: Es un cambio de estado especificando la secuencia de estados intermedios ordenados en la suceción que recorre el sistema.

Proceso: Es el curso o evolución por el cual ocurre un cambio de estado. La descripción de un proceso consiste en definir el sistema, el cambio de estado y/o la trayectoria, los efectos producidos encada etapa del proceso.

Resumen

Ciclo termodinámico: Proceso especial en el cual el estado inicial coincide con el estado final. Aunque un sistema ha vuelto a su estado original y ha terminado un ciclo, el estado de los alrededores pudo haber cambiado.

Ejercicio: Identifique en la siguiente ilustración al sistema, los alrededores, las variables de estado, y proponga un proceso de estudio.

Figura 5

Ecuaciones de estado

En la mayoria de los casos para definir un estado son necesarias dos propiedades termodinámicas. Este es el caso de una sustancia pura, en una sola fase que despúes de ocurrido un proceso llegó a un equilibrio (ver equilibrio en Ley cero de la Termodinámica).

Por ejemplo para un gas (una fase) de una sustancia pura pu:eden ser volumen y temperatura

P = P (V, T )

o presión y temperatura

V = V(P, T )

o presión y volumen

T = T (P, V)

donde T es la temperatura, P la presión y v es el volumen molar
Si conocemos dos de las propiedades termodinámicas cuales fueran, la tercera está establecida.

Se puede escribir entonces la ecuación de estado como:

f (P, V, T ) = 0

La ecuación de estado de un gas ideal es

P V = RT

donde V es el volumen por mol del gas y R es la constante universal de los gases 8.314510 J mol−1K-1.

Bibliography
Castellan G.W., Fisicoquímica, Addison Wesley Longman, segunda edición, México, 1998. Jaramillo S. O. A., Notas del curso termodinámica para ingeniería, UNAM, Centro de Investigación en Energía , México, Mayo 3, 2008
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