Termodinámica.
Transformación de la energía

Energía térmica i combustión.
Efectos de la termodinámica 

Entropía

Propiedades termodinámicas

Propiedades termodinámicas

Una propiedad termodinámica es una característica o una particularidad que permite los cambios de la sustancia de trabajo, es decir, cambios de energía.

Las propiedades termodinámicas pueden clasificarse en intensivas y extensivas. Son intensivas las que no dependen de la cantidad de materia del sistema (presión, temperatura, composición). Las extensivas dependen del tamaño del sistema (masa, volumen).

Variables termodinámicas

Las variables termodinámicas son las magnitudes que estimamos necesario o conveniente especificar para dar una descripción macroscópica del sistema. La mayoría de esas magnitudes provienen de otras ramas de la física.

Una variable termodinámica es una magnitud física macroscópica que caracteriza el estado de un sistema en equilibrio. Entonces, por un determinado número de variables de estado se puede definir el estado de un sistema termodinámica en equilibrio. En general, los sistemas fuera del equilibrio no pueden ser representados por un número finito de grados de libertad, y su descripción es mucho más compleja.

El valor de una función de estado sólo depende del estado termodinámico actual en que se encuentre el sistema, sin importar cómo llegó a él. Esto significa que si, en un instante dado, tenemos dos sistemas termodinámicos en equilibrio con n grados de libertad y medimos un mismo valor de n funciones de estado independientes, cualquier otra función de estado tendrá el mismo valor en ambos sistemas, con independencia del valor de las variables termodinámicas en instantes anteriores.

Propiedades termodinámicas intensivas

Las propiedades intensivas son dependientes de la masa, son propias del sistema. Las intensivas no dependen del tamaño del sistema. Si un sistema se divide en dos partes, una propiedad intensiva mantiene el mismo valor en cada parte. Por ejemplo, la densidad del agua es la misma si está concentrada en un litro que la que está concentrada en un depósito enorme.

Dentro de este conjunto de propiedades se tiene a todos los valores específicos como energía interna específica, entalpía específica, entropía específica, temperatura, presión, volumen específico, etc.

A continuación, una breve descripción de algunas de ellas:

  • Densidad: la densidad es la razón que existe entre la masa que está ocupando un volumen total o, dicho de otra forma, la masa por unidad de volumen.
  • Volumen específico: el volumen específico es la relación que existe entre el volumen total que ocupa una masa. También se puede definir como el volumen por unidad de masa.
  • Peso específico. El peso específico se define como la relación existente entre el peso del cuerpo y el volumen total que ocupa.
  • Presión. La presión es la fuerza que ejerce un cuerpo por unidad de área.
  • Temperatura. La temperatura es el estado térmico de una sustancia que se considera para transmitir calor. La temperatura se puede expresar en diferentes escalas: grados Celsius, grados Fahrenheit, kelvin o Rankine.

Propiedades termodinámicas extensivas

Las propiedades extensivas no dependen de la masa, sino que dependen del tamaño del sistema. De modo que cuando las diferentes partes de un todo se unen, se obtiene un valor total. Si un sistema está compuesto por diferentes subsistemas, entonces el valor de la propiedad extensiva para el sistema total será la suma del valor de los diferentes subsistemas.

Las propiedades extensivas se convierten en intensivas si se expresan por unidad de masa (propiedad específica), de moles (propiedad molar) o de volumen (densidad de propiedad).

Entre este grupo de propiedades se tiene a los valores totales, como las energías totales, volumen, peso, cantidad de sustancia, etc.

A continuación, describimos algunas propiedades termodinámicas extensivas:

Calor

El calor en termodinámica se considera como la energía que fluye al entrar en contacto 2 sustancias que se encuentran a diferente temperatura. El calor siempre fluye del cuerpo caliente al cuerpo frío.

Por convención el calor que sale de un sistema tiene signo negativo; mientras que el calor que ingresa a un sistema tiene signo positivo.

La temperatura es una propiedad intensiva, mientras que el calor es una propiedad extensiva. El calor, a su vez no es una función de estado debido a que depende del camino recorrido.

Las unidades para expresar el calor son las unidades de energía, las más habituales son el julio (J), y la caloría (cal).

Trabajo

El trabajo en termodinámica siempre representa un intercambio de energía entre un sistema y su entorno.

Por convención el trabajo que realiza el entorno sobre el sistema tiene signo positivo; mientras que si el sistema el que realiza trabajo sobre el entorno tiene signo negativo.

El trabajo no es función de estado, depende del camino recorrido.

Las unidades para expresar un trabajo son las propias de la energía, las más habituales son el julio (J), y la caloría (cal).

Energía interna

La energía interna de un sistema termodinámico, es la suma de todas las energías existentes en el sistema (energía cinética, energía térmica, energía potencial, etc.). Algunos autores la representan con la letra U.

La energía interna es un tipo de energía que no se puede determinar, en forma absoluta, por lo tanto, lo que se mide es la variación de energía interna del sistema.

La energía interna es una propiedad termodinámica extensiva que depende de la cantidad y calidad de materia. A su vez, la energía interna es función de estado, no depende del camino recorrido.

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Última revisión: 17 de abril de 2019