1

Termodinámica. Tema 1

Introducción1. Introducción

Termodinámica Mecánica Estadística

Química Cuántica

Cinética

Ciencia Macroscópica

Ciencia Microscópica

Termodinámica. Tema 1

2. Conceptos FundamentalesTermodinámica: Estudio del calor, el trabajo, la energía y los cambios que provocan en los estados de los sistemas. Ciencia macroscópica.Sistema Termodinámico: porción del universo dentro de una superficie (pared) que lo separa del entorno (alrededores). Aislado: no hay intercambio de materia ni de

energía. Abierto: hay intercambio de materia y energía Cerrado: no hay intercambio de materia, pero si de

energíaPared:

Adiabática/DiatérmicaRígida/Flexible o móvilPermeable/Impermeable/Semipermeable

2

Termodinámica. Tema 1

Estado de un sistema: Se especifica por los valores de ciertas magnitudes medibles experimentalmente (P, V, T..)

Magnitudes o variables termodinámicas:-Extensivas (masa, volumen, energía total del sistema, etc.)-Intensivas (densidad, presión, etc.)

Función de Estado: Variable cuyo valor depende del estado en que se encuentra el sistema y no del camino seguido para conseguirlo.

Ecuación de Estado: Relación matemática entre diversas variables de estado de un sistema.

Termodinámica. Tema 1

Equilibrio:

Estado de Equilibrio del Sistema Termodinámico(Sistema aislado)

- Todas las variables de estado del sistema permanecen constantes en el tiempo.- Al suprimir el contacto entre sistema y

alrededores no hay cambio en las variables de estado.

Estado Estacionario (Sistema no aislado):- Todas las variables de estado del sistema

permanecen constantes en el tiempo.

Tipos de Equilibrio- Material (químico y de fases)- Mecánico- Térmico

Termodinámico

3

Termodinámica. Tema 1

Tipos de procesosReversibles. Cuando se pasa sucesivamente a través de un

conjunto de estados de equilibrio. Ligeras variaciones en el entorno o sistema pueden invertir el proceso.

Irreversibles. Son los procesos que se dan en la naturaleza.

En función de la variable que se mantenga constante: Isóbaro P = cte Isócoro V = cte Isotermo T = cte Adiabático Q=cte

Termodinámica. Tema 1

3.Temperatura y Equilibrio TérmicoCuando dos sistemas no aislados se ponen en contacto térmico se produce una evolución hacia

un equilibrio térmico.

Dos cuerpos que están en equilibrio térmico no modifican su temperatura al ponerlos en contacto están a la misma temperatura.

Principio cero de la Termodinámica: cuando dos cuerpos están en equilibrio térmico con un tercero también lo están entre sí se puede definir una escala de temperatura.

4

Termodinámica. Tema 1

Escala de Temperatura. ¿Cómo medir la temperatura?

Termómetro. Material que posea una propiedad termométrica (L):

– Cambia con la temperatura.

– Se puede medir fácilmente.

Supongamos una propiedad termométrica:

t = a L + b

Puntos de referencia

0º C punto congelación agua a 1 atm.

100º C punto ebullición agua a 1 atm.

Termodinámica. Tema 1

0 = a L0 +b

100 = a L100 + b

Operando,

Escala de Celsius

1000100

0

LL

LLt

L100

L0

L

Se calibra introduciéndolo en un baño de agua y hielo (L0) y en agua en ebullición (L100)

Puede haber diferencias de calibración a altas y bajas temperaturas

5

Termodinámica. Tema 1

Otras Escalas

Escala Fahrenheit

32º F punto congelación agua a 1 atm.

212º F punto ebullición agua a 1 atm.

)32(9

5Fc tt

Termodinámica. Tema 1

Termómetro de gas y temperatura absoluta

Gas de baja densidad a volumen constante. La presión de una masa fija de gas a volumen constante es la propiedad termométrica elegida.

6

Termodinámica. Tema 1

Pv. Presión del gas en un termómetro a volumen constante en el punto de ebullición del agua.

Ph. Presión del gas en un termómetro a volumen constante en el punto de fusión del agua.

Variando la cantidad de gas se obtiene una diferente relación de presiones:

1,366099P

P

Vh

v

0Plim

Termodinámica. Tema 1

Definiendo:

Resolviendo el sistema: Tv = 373,15; Th = 273,15

En 1954, se definió como referencia el punto triple del agua (en sustitución del punto de fusión y ebullición).

Asignando T (triple) = 273,160

100,00TT

1,366099P

P

T

T

hv

Vh

v

0Ph

v

lim

Vtriple0P P

Plim 273,160 (K) Ttriple

7

Termodinámica. Tema 1

Determinación de la temperatura de fusión del Indio con el termómetro de gas a volumen constante:

La relación entre las dos escalas es:

273,15 (K) T C)(ºt