Termodinámica.
Transformación de la energía

Energía térmica i combustión.
Efectos de la termodinámica 

Entropía

Sistema termodinámico

Sistema termodinámico

Un sistema termodinámico es una porción del espacio material, separada del resto del universo termodinámico (es decir, del entorno externo) por medio de una superficie de control real o imaginario (o borde), rígida o deformable.

Un sistema termodinámico puede ser el asiento de transformaciones internas e intercambios de materia y / o energía con el entorno externo (es decir, todo lo externo al sistema que interactúa con él).

Clasificación de sistemas termodinámicos

Dentro de la termodinámica hay tres tipos principales de sistemas termodinámicos: abierto, cerrado y aislado. En particular:

  • Sistema termodinámico abierto. Se dice que un sistema está abierto si permite un flujo con el entorno externo, tanto la masa como la energía (a través del calor y / o el trabajo y / u otra forma de energía), a través de su límite; un ejemplo de un sistema abierto es un estanque lleno de agua, en el que el agua puede entrar o salir de la piscina y puede calentarse mediante un sistema de calefacción y refrigeración por viento.
  • Sistema termodinámico cerrado. En termodinámica se dice cerrado si permite un flujo de energía con el entorno exterior, a través de su frontera, (por medio de calor y / o trabajo y / u otra forma de energía), pero no de masa; un ejemplo es un cilindro mantenido cerrado por una válvula, que puede calentar o enfriar, pero no pierde masa (mientras que el mismo cilindro se comporta como un sistema abierto si abrimos la válvula).
  • Sistema adiabático. Un sistema es adiabático cuando no intercambia calor con el ambiente.
  • Sistema termodinámico aislado. Se dice que un sistema está aislado si no permite un flujo de energía o masa con el entorno externo.

Cada uno de estos sistemas todavía se puede esquematizar debido a su complejidad interna. La posibilidad de subdividirse en subsistemas más pequeños. De esta forma obtendremos que un sistema abierto, adiabático abierto, cerrado, adiabático y aislado puede ser:

  • Sistema termodinámico simple: un sistema es simple si está limitado por un límite, dentro del cual no existen otros muros.
  • Sistema termodinámico compuesto: un sistema es compuesto si está delimitado por un límite, dentro del cual existen otros muros.

Descripción microscópica y macroscópica del sistema termodinámico

Un sistema termodinámico se puede ver desde un punto de vista macroscópico y microscópico.

Características de una descripción macroscópica de un sistema simple:

  • No se hacen suposiciones sobre la estructura del sistema.
  • Las cantidades necesarias para describirlo son pequeñas cantidades: presión, volumen, temperatura, cantidad de gas.
  • Son perceptibles por nuestros sentidos.
  • Existe la ecuación de estado del gas ideal, que es particularmente simple y versátil; además, otras ecuaciones de transformación facilitan el cálculo de las energías y masa intercambiadas.

Características de una descripción de un ecosistema

Es una descripción más complicada, tratada a un nivel macroscópico; pero normalmente las transformaciones no son ideales y el enfoque requiere una preparación básica más amplia.

  • Tenemos que hacer numerosas suposiciones sobre la estructura del sistema, que se compone de diferentes sustancias en diferentes fases.
  • Las cantidades están en grandes cantidades.
  • A veces las causas y los efectos de la fricción escapan a la percepción.
  • Se componen de muchos elementos que interactúan, a veces de una manera compleja.
  • A veces se requiere la competencia matemática de tratar con números muy grandes.

Características de la descripción molecular de un sistema

  • Es una descripción más complicada, el enfoque requiere una preparación básica más amplia, generalmente requiere bases de termodinámica estadística.
  • Es necesario hacer numerosas suposiciones sobre la estructura del sistema, que consiste en diferentes sustancias en diferentes fases.
  • Las cantidades están en grandes cantidades.
  • A veces las causas y los efectos de la fricción escapan a la percepción.
  • Están compuestos de muchos elementos que interactúan de forma independiente.
  • A veces, la competencia matemática es necesaria para manejar números muy grandes o conceptos bastante abstractos.

Algunas veces este nivel se llama microscópico, pero los átomos las moléculas no son visibles bajo el microscopio; además, el principio de incertidumbre de Heisenberg casi siempre es importante a nivel molecular.

Sistema simple

Para describir un gas ideal en el cilindro macroscópicamente, es suficiente tener en cuenta la presión, la temperatura, la cantidad de gas y el volumen.

Sistema molecular

Para describir un sistema molecular es necesario considerar las moléculas y los átomos y describir matemáticamente todas las posiciones que asumen a medida que cambian la presión, el volumen y la temperatura, teniendo en cuenta el principio de incertidumbre, que hace que el comportamiento del sistema y sus componentes elementales.

Superficie de control

La superficie de control (más comúnmente llamada el límite, o la pared), es esa entidad, material o puramente geométrica, que separa el sistema del entorno externo; un ejemplo de una pared material es la superficie de un cilindro (generalmente de hierro fundido), mientras que un ejemplo de una pared geométrica es la superficie de contacto entre el aire y el agua en un vaso (o incluso entre agua y vidrio).

Clasificación de un área de control

La pared de un sistema termodinámico puede clasificarse por tres parámetros esenciales: permeabilidad, rigidez y termalidad.

Según su impermeabilidad la pared puede ser impermeable que no permite un flujo de materia) o poroso que permite un flujo de materia, incluso de manera selectiva (como su nombre indica).

Según la rigidez la pared puede ser rígida (no permite cambios en el volumen, por lo tanto funciona) o móvil (permite variaciones de volumen, así que trabaje)

Según la termalidad la pared puede ser pared adiabática (no permite el intercambio de calor) o pared diatérmica (permite el intercambio de calor).

Clasificación según sus sistemas termodinámicos. Los sistemas termodinámicos antes mencionados no son más que una combinación de estas propiedades:

  • Sistema abierto: pared porosa, móvil y diatérmica
  • Sistema adiabático abierto: pared porosa, móvil y adiabática
  • Sistema cerrado: muro impermeable, móvil y diatérmico
  • Sistema adiabático cerrado : pared impermeable, móvil y adiabática
  • Sistema aislado: pared impermeable, rígida y adiabática.
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Última revisión: 19 de diciembre de 2017