Lección: Introducción a la Termodinámica

Transcripción

1 Lección: Introducción a la Termodinámica TEMA: Introducción I.A. Objetivo de la Termodinámica I.B. Sistemas termodinámicos I.C. Propiedades termodinámicas I.D. Equilibrio y funciones de Adolfo Bastida Pascual Universidad de Murcia. España.

2 I.A. Objetivo de la Termodinámica 2 Descripcióm macroscópica Presión, temperatura, volumen, masa,... Estudio de los cambios y transferencias energéticas que acompañan a los procesos naturales. Principios (o leyes) de la Termodinámica. Conexión mundo atómico (Mecánica Cuántica) y macroscópico (Termodinámica) Termodinámica Estadística. La Termodinámica es estrictamente independiente de la estructura molecular pero puede ser útil utilizarla a efectos interpretativos. Termodinámica Química o Termoquímica.

3 I.B. Sistemas termodinámicos 3 Sistema parte del Universo objeto de estudio. Sus límites o paredes deben estar bien definidos aunque no tienen por que ser materiales. Medio ambiente, entorno o alrededores Universo restante. Sist. abiertos Intercambio de masa y energía. Sist. cerrados Intercambio de energía pero no de masa. Sist. aislados No se intercambia masa ni energía.

4 I.C. Propiedades termodinámicas 4 Descripción de un sistema especificando los valores de un conjunto de magnitudes físicas (Ej. P, T, V,... ) propiedades o variables termodinámicas. Un conjunto de sus valores del sistema también se les llama variables de. Existen relaciones entre las variables de ecuación de f (P,V,T,...) = 0 Ej. PV = nrt PV nrt = 0 La ecuación de es característica del sistema.

5 5 Equilibrio termodinámico en que se satisface: 1. Las propiedates termodinámicas del sistema permanecen constantes en el tiempo. 2. Cuando se aisla el sistema del entorno no hay cambio alguno en las propiedades del sistema. Ej. Si T 1 = T 2 T = T 1 = T 2 Equilibrio termodinámico

6 6 Si T 1 T 2 Gradiente T Cuando se aisle del entorno la temperatura se irá haciendo uniforme Si se cumple (1) pero no (2) Estado estacionario.

7 7 El equilibrio termodinámico implica tres equilibrios: Equilibrio mecánico El sistema no sufre aceleración y no hay turbulencias. Equilibrio Material La composición del sistema permanece constante y es uniforme. Equilibrio Térmico La temperatura del sistema es constante y uniforme. Proceso termodinámico El sistema evoluciona desde un de equilibrio hasta otro de equilibrio. Ciclo termodinámico Proceso termodinámico en que los s inicial y final son idénticos.

8 8 Los s inicial y final de un proceso pueden fácilmente considerarse de equilibrio si se deja que el sistema se adapte a las condiciones pero los s intermedios no son de equilibrio pues en el proceso la densidad o la temperatura no son uniformes Procesos irreversibles difíciles de describir.

9 9 Consideremos un proceso en el que la evolución se produce mediante cambios infinitesimales de modo que todos los s intermedios se puedan considerar de equilibrio Procesos reversibles Cada intemedio tiene bien definidas las variables termodinámicas por lo que pueden ser descritos mediante la Termodinámica.

10 10 Los procesos irreversibles son reales pero no pueden ser descritos mediante la Termodinámica. Los procesos reversible pueden ser descritos por la Termodinámica pero son ideales pues consumirian un tiempo infinito. Funciones de su valor solo dependen del del sistema y no de su pasado o futuro. V = V 2 V 1 T = T 2 T 1.

11 11 Si elaboramos un proceso termodinámico reversible que comience y acabe en los mismos s que un proceso real irreversible las variaciones de las funciones de serán idénticas en ambos procesos pues solo dependen de los s inicial y final V = V 2 V 1, T = T 2 T 1,...

12 12 Habitualmente los procesos termodinámicos (a veces referidos como caminos) se caracterizan especificando como evolucionan las variables termodinámicas durante la transformación. En muchos casos alguna variable permanece constante durante la transformación: Procesos isotérmicos o isotermos T =cte. Procesos isóbaros o isobárico P =cte. Procesos isócoros V =cte..