Universitario de Tecnología Antonio José de Sucre,

Extensión Barquisimeto

Escuela de Tecnología Mecánica

Termodinámica. Semestre III

CONCEPTOS BÁSICOS

Y

DEFINICIONES

Barquisimeto.

Introducción.

En la Termodinámica se encuentra la explicación racional del funcionamiento de la

mayor parte de los mecanismos que posee el hombre actual. La Termodinámica aporta los

fundamentos científicos básicos que han permitido la invención del motor de automóvil, de

la turbina de gas de un avión y de una larga serie de dispositivos tecnológicos de cuyos

efectos nos beneficiamos a diario y de cuyo funcionamiento al menos en su aspecto

fundamental se responsabiliza plenamente esta ciencia. La Termodinámica estudia,

interpreta y explica las interacciones energéticas que surgen entre los sistemas materiales

formulando las leyes que rigen dichas interacciones.

En este sentido, los sistemas físicos que encontramos en la Naturaleza consisten en un

agregado de un número muy grande de átomos. La materia está en uno de los tres estados:

sólido, líquido o gas: En los sólidos, las posiciones relativas (distancia y orientación) de los

átomos o moléculas son fijas. En los líquidos, las distancias entre las moléculas son fijas,

pero su orientación relativa cambia continuamente. En los gases, las distancias entre

moléculas, son en general, mucho más grandes que las dimensiones de las mismas. Las

fuerzas entre las moléculas son muy débiles y se manifiestan principalmente en el momento

en el que chocan. Por esta razón, los gases son más fáciles de describir que los sólidos y

que los líquidos.

Etimología de la Termodinámica.

La termodinámica (del griego θερμo, termo, que significa «calor» y δύναμις, dínamis, que

significa «fuerza») es la rama de la física que describe los estados de equilibrio a nivel

macroscópico. Constituye una teoría fenomenológica, a partir de razonamientos deductivos,

que estudia sistemas reales, sin modelizar y sigue un método experimental. Los estados de

equilibrio se estudian y definen por medio de magnitudes extensivas tales como la energía

interna, la entropía, el volumen o la composición molar del sistema, o por medio de

magnitudes no-extensivas derivadas de las anteriores como la temperatura, presión y el

potencial químico; otras magnitudes, tales como la imanación, la fuerza electromotriz y las

asociadas con la mecánica de los medios continuos en general también pueden tratarse por

medio de la termodinámica.

Evolución de la Termodinámica.

La evolución de la termodinámica como disciplina científica se considera generalmente que

comienza con Otto von Guericke quien, en 1650, construyó y diseñó la primera bomba de

vacío y demostró las propiedades del vacío usando sus hemisferios de Magdeburgo.

Guericke fue impulsado a hacer el vacío con el fin de refutar la suposición de Aristóteles

que "la naturaleza aborrece el vacío". Poco después de Guericke, el físico y el químico

Robert Boyle estudió y mejoró los diseños de Guericke y en 1656, en coordinación con el

científico Robert Hooke, construyó una bomba de aire. Con esta bomba, Boyle y Hooke

observaron una correlación entre la presión, temperatura y volumen. Con el tiempo, se

formularon la ley de Boyle, indicando que para un gas a temperatura constante, la presión y

el volumen son inversamente proporcionales y otras leyes de los gases. Entre los grandes

adelantes tenemos las fechas de:

En 1679, un asociado de Boyle, Denis Papin basándose en estos conceptos,

construyó un digestor de vapor, que era un recipiente cerrado con una tapa de cierre

hermético en el que el vapor confinado alcanzaba una alta presión, aumentando el

punto de ebullición y acortando el tiempo de cocción de los alimentos.

En 1697, el ingeniero Thomas Savery, a partir de los diseños de Papin, construyó el

primer motor térmico, seguido por Thomas Newcomen en 1712. Aunque estos

primeros motores eran toscos y poco eficientes, atrajeron la atención de los

científicos más destacados de la época.

En 1733, Bernoulli usó métodos estadísticos, junto con la mecánica clásica, para

extraer resultados de la hidrodinámica, iniciando la mecánica estadística.

En 1781 los conceptos de capacidad calorífica y calor latente, fueron desarrollados

por el profesor Joseph Black de la Universidad de Glasgow, donde James Watt

trabajó como fabricante de instrumentos. Watt consultó con Black en las pruebas de

la máquina de vapor, pero fue Watt quien concibió la idea del condensador externo,

aumentando grandemente la eficiencia de la máquina de vapor.

En 1783, Lavoisier propone la teoría del calórico.

En 1798 Benjamin Thompson, conde de Rumford, demostró la conversión del

trabajo mecánico en calor.

Sobre la base de todo este trabajo previo, Sadi Carnot, el "padre de la termodinámica ",

publicó en 1824 Reflexiones sobre la energía motriz del fuego, un discurso sobre la

eficiencia térmica, la energía, la energía motriz y el motor. El documento describe las

relaciones básicas energéticas entre la máquina de Carnot, el ciclo de Carnot y energía

motriz, marcando el inicio de la termodinámica como ciencia moderna. El primer libro de

texto sobre termodinámica fue escrito en 1859 por William Rankine, quien originalmente

se formó como físico y profesor de ingeniería civil y mecánica en la Universidad de

Glasgow. La primera y segunda leyes de la termodinámica surgieron simultáneamente en la

década de 1850, principalmente por la obras de Germain Henri Hess, William Rankine,

Rudolf Clausius, James Prescott Joule y William Thomson (Lord Kelvin).

Los fundamentos de la termodinámica estadística se establecieron por los físicos como

James Clerk Maxwell, Ludwig Boltzmann, Max Planck, Rudolf Clausius, Johannes van der

Waals y J. Willard Gibbs. Desde 1873 hasta el 76, el físico matemático estadounidense

Josiah Willard Gibbs publicó una serie de tres artículos, siendo la más famosa Sobre el

equilibrio de las sustancias heterogéneas. Gibbs demostró cómo los procesos

termodinámicos, incluyendo reacciones químicas, se podrían analizar gráficamente.

Mediante el estudio de la energía, la entropía, volumen, potencial químico, la temperatura y

la presión del sistema termodinámico, se puede determinar si un proceso se produce

espontáneamente. La termodinámica química y la fisicoquímica fueron desarrolladas

además por Walther Nernst, Pierre Duhem, Gilbert N. Lewis, Jacobus Henricus van 't Hoff,

y Théophile de Donder, entre otros, aplicando los métodos matemáticos de Gibbs. También

fueron de importancia para la termodinámica los desarrollos en termometría y manometría.

Objetivo de la Termodinámica

Investigación fenomenológica de las propiedades de la materia en términos de parámetros

macroscópicos, a través de las propiedades intensivas y extensivas de un sistema.

Dimensiones y Unidades

En primer lugar debemos diferenciar perfectamente los términos dimensión de unidad. Una

dimensión es una variable física utilizada para especificar o describir el comportamiento o

naturaleza de un sistema o partícula. Por ejemplo, la longitud de una tubería es una

dimensión de la tubería, el espesor de una placa a través de la cual se transfiere calor es una

dimensión de la misma. De igual manera, la temperatura de un gas se puede considerar

como una de las dimensiones fundamentales del gas.

Ahora bien, cuando decimos que la tubería posee una longitud de tantos metros o que la

temperatura del gas es de tantos grados centígrados, estamos dando las unidades que

nosotros hemos seleccionado para medir las dimensiones longitud y temperatura

respectivamente.

Cualquier cantidad física se caracteriza mediante dimensiones. Las magnitudes asignadas a

las dimensiones se llaman unidades. Algunas dimensiones básicas, como masa m, longitud

L, tiempo t y temperatura T se seleccionan como dimensiones primarias o fundamentales,

mientras que otras como la velocidad V, energía E y volumen v se expresan en términos de

las dimensiones primarias y se llaman dimensiones secundarias o dimensiones derivadas.

La palabra dimensión se emplea refiriéndose a cualquier cantidad susceptible de medición;

entre dichas cantidades se puede mencionar la longitud, el tiempo.

En un sistema de unidades las dimensiones se clasifican en primarias y secundarias.

Las primarias son las que permiten establecer un sistema arbitrario de escalas de medición;

las secundarias consisten en dimensiones que se pueden expresar en términos de las

dimensiones de las cantidades primarias. Las dimensiones secundarias se obtienen de las

primarias utilizando una ecuación que relacione cantidades físicas.

Sistema Internacional de Unidades

El Sistema Internacional de Unidades, abreviado SI, es el sistema de unidades que se usa en

todos los países del mundo, a excepción de tres que no lo han declarado prioritario o único.

Es el heredero del antiguo Sistema Métrico Decimal y por ello también se conoce como

«sistema métrico».

El SI define siete unidades básicas o unidades físicas fundamentales, las cuales son

descritas por una definición operacional y son independientes desde el punto de vista

dimensional. Todas las demás unidades utilizadas para expresar magnitudes físicas se

pueden derivar de estas unidades básicas y se conocen como unidades derivadas. La

derivación se lleva a cabo por medio del análisis dimensional. Tal como se muestran en la

siguiente tabla.

Magnitud física Unidad y símbolo

Masa Kilogramos (Kg)

Longitud Metro (m)

Tiempo Segundo (s)

Temperatura Grados Kelvin (OK)

Corriente eléctrica Amperio (A)

Intensidad luminosa Candela (Cd)

Cantidad de sustancia. Moles (mol)

Prefijos estándares del SI.

Factor Prefijo Símbolo Factor Prefijo Símbolo

1012

Tera T 10-3

Mili m

109 Giga G 10

-6 Micro μ

106 Mega M 10

-9 Nano n

103 Kilo K 10

-12 pico p

102 Hecto h

10-2

Centi c

Unidades del SI, usadas en la termodinámica.

Cantidad de sustancias: como una unidad fundamental que es proporcional al

número de entidades elementales presentes. La constante de proporcionalidad

depende de la unidad elegida para la cantidad de sustancia; sin embargo, una vez

hecha esta elección, la constante es la misma para todos los tipos posibles de

entidades elementales. La unidad SI para la cantidad de sustancia, que es una de las

unidades fundamentales del SI, es el mol. El mol se define como la cantidad de

sustancia que tiene un número de entidades elementales como átomos hay en 12 g

de carbono-12.

Masa: es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo. La unidad de

medina es el kilogramo. Un kilogramo se define como la masa del Kilogramo

Patrón, un cilindro compuesto de una aleación de platino-iridio, que se guarda en la

Oficina Internacional de Pesas y Medidas en Sèvres, cerca de París. Actualmente es

la única que se define por un objeto patrón. Cantidad de materia que contiene un

cuerpo.

Tiempo: es una magnitud física con la que medimos la duración o separación de

acontecimientos, sujetos a cambio, de los sistemas sujetos a observación; esto es, el

período que transcurre entre el estado del sistema cuando éste presentaba un estado

X y el instante en el que X registra una variación perceptible para un observador (o

aparato de medida). Un segundo (s) es el tiempo requerido por 9.192.631.770 ciclos

de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del

estado fundamental del átomo de cesio 133

Longitud: es la magnitud física que determina la distancia, es decir, la cantidad de

espacio existente entre dos puntos. La unidad básica en el SI de longitud es el metro

(m); un metro se define como la distancia que recorre la luz en el vacío en 1/299

792 458 segundos. Esta norma fue adoptada en 1983 cuando la velocidad de la luz

en el vacío fue definida exactamente como 299 792 458 m/s

Fuerza: es una magnitud vectorial que mide la Intensidad del intercambio de

momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Según una definición

clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la

forma de los materiales. La unidad de medida de fuerza es el newton que se

representa con el símbolo: N; que se define como la fuerza necesaria para

proporcionar una aceleración de 1 m/s² a un objeto de 1 kg de masa.

1N = 1Kg x 1m/s

Volumen: es una magnitud escalar definida como la extensión en tres dimensiones

de una región del espacio. Es una magnitud derivada de la longitud, ya que se halla

multiplicando la longitud, el ancho y la altura. Desde un punto de vista físico, los

cuerpos materiales ocupan un volumen por el hecho de ser. En el SI la unidad básica

de volumen es el metro cúbico (m3).

Volumen específico (V): es el volumen ocupado por unidad de masa de un material.

Es el inverso de la densidad, por lo cual no dependen de la cantidad de materia.

V = 𝑽

𝒎 =

𝟏

𝝆

Donde, V es el volumen, m es la masa y ρ es la densidad del material. Se expresa en

unidades de volumen sobre unidades de masa. En el SI esto es: metros cúbicos sobre

kilogramos (m3/kg).

Presión: es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección

perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una

determinada fuerza resultante sobre una línea. En el Sistema Internacional de

Unidades la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa)

que es equivalente a una fuerza total de un newton actuando uniformemente en un

metro cuadrado.

1Pa = 𝟏 𝐍

𝟏 𝐦𝟐

Energía: se define como la capacidad para realizar un trabajo. Es una magnitud

física que se presenta bajo diversas formas, está involucrada en todos los procesos

de cambio de estado físico, se transforma y se transmite, depende del sistema de

referencia y fijado éste se conserva. Como unidad de Energía, trabajo, y calor el

joule se define como la cantidad de energía, trabajo o calor, realizado por una

fuerza constante de un newton para desplazar una masa de un kilogramo, un metro

de longitud en la misma dirección de la fuerza.

1 J = 1N·m = 1 𝐊𝐠𝐦𝟐

𝐬

Unidades de energía en la termodinámica.

Energía interna (U): de un sistema intenta ser un reflejo de la energía a

escala macroscópica. Más concretamente, es la suma de: la energía cinética

interna, es decir, de las sumas de las energías cinéticas de las

individualidades que lo forman respecto al centro de masas del sistema, y de

la energía potencial interna, que es la energía potencial asociada a las

interacciones entre estas individualidades. Su unidad básica de medida es el

joule (J); también se expresa por unidad de masa y llega llamarse energía

interna específica (u), y su unidad básica es el kilojulio por kilogramo

(KJ/Kg).

Entalpía (H): es una magnitud termodinámica, simbolizada con la letra H

mayúscula, cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía

absorbida o cedida por un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de

energía que un sistema intercambia con su entorno. A igual que la energía

interna, se mide en Joule (J); o por unidad de masa; denominándose:

entalpía específica (h) su unidad básica es el kilojulio por kilogramo

(KJ/Kg).

Entropía (S): es una magnitud física que, mediante cálculo, permite

determinar la parte de la energía que no puede utilizarse para producir

trabajo. En el Sistema Internacional, son el J/K (o Clausius), definido como

la variación de entropía que experimenta un sistema cuando absorbe el calor

de 1 Julio (unidad) a la temperatura de 1 Kelvin. De igual forma puede

expresarse por unidad de masa y su unidad es Julio por kelvin y kilogramos

(J/K·Kg).

Trabajo (W): se dice que una fuerza realiza trabajo cuando altera el estado de

movimiento de un cuerpo. El trabajo de la fuerza sobre ese cuerpo será equivalente

a la energía necesaria para desplazarlo1 de manera acelerada. El trabajo es una

magnitud física escalar que se representa con la letra “W” (del inglés Work) y se

expresa en unidades de energía, esto es en julios o joules (J) en el Sistema

Internacional de Unidades.

Potencia (Ẇ): cantidad de trabajo realizado por unidad de tiempo.

Ẇ = 𝐖

𝐭

Donde, W es el trabajo, expresado en Julio (J) y t, es el tiempo en segundos. En el

SI la unidad básica de potencia es el vatio o watt, su símbolo es (w). Es el

equivalente a 1 julio por segundo (1 J/s).

1 w = 𝐉

𝐬 =

𝐍·𝐦

𝐬 =

𝐊𝐠·𝐦𝟐

𝐬𝟑

Calor (Q): se define como la transferencia de energía térmica que se da entre

diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a

distintas temperaturas, sin embargo en termodinámica generalmente el término calor

significa transferencia de energía. Es más común hablar de calor específico; que es

una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar

a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su

temperatura en una unidad. En general, el valor del calor específico depende del

valor de la temperatura inicial. Las unidades más habituales de calor específico son

J / (kg · K)

Temperatura: es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio o

frío que puede ser medida con un termómetro. En física, se define como una

magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico,

definida por el principio cero de la termodinámica. En el SI la unidad básica es el

grado Celsius (OC) que se define como una base de medida de la temperatura

Anders Celsius utilizó (en 1742) los puntos de fusión y ebullición del agua. Se

considera que una mezcla de hielo y agua que se encuentra en equilibrio con aire

saturado a 1 atm está en el punto de fusión. El kelvin es la unidad de medida del SI.

La escala kelvin absoluta parte del cero absoluto y define la magnitud de sus

unidades, de tal forma que el punto triple del agua es exactamente a 273,16 K

1 K = O

C + 273,16

Definiciones fundamentales.

Sistema termodinámico.

Un sistema termodinámico es una parte del Universo que se aísla para su estudio. Este

aislamiento se puede llevar a cabo de una manera real, en el campo experimental, por

ejemplo una máquina térmica, o de una manera ideal como la máquina de Carnot, cuando

se trata de abordar un estudio teórico.

Los sistemas termodinámicos se clasifican según el grado de aislamiento que presentan con

su entorno. Aplicando este criterio pueden darse tres clases de sistemas:

Sistema aislado: Es aquel que no intercambia ni materia ni energía con su entorno,

es decir se encuentra en equilibrio termodinámico. Un ejemplo de esta clase podría

ser un gas encerrado en un recipiente de paredes rígidas lo suficientemente gruesas

(paredes [adiabáticas]) como para considerar que los intercambios de energía

calorífica sean despreciables y que tampoco puede intercambiar energía en forma de

trabajo.

Sistema cerrado: Es el que puede intercambiar energía pero no materia con el

exterior. Multitud de sistemas se pueden englobar en esta clase. El mismo planeta

Tierra puede considerarse un sistema cerrado. Una lata de sardinas también podría

estar incluida en esta clasificación.

Sistema abierto: En esta clase se incluyen la mayoría de sistemas que pueden

observarse en la vida cotidiana. Por ejemplo, un vehículo motorizado es un sistema

abierto, ya que intercambia materia con el exterior cuando es cargado, o su

conductor se introduce en su interior para conducirlo, o es provisto de combustible

al repostarse, o se consideran los gases que emite por su tubo de escape pero,

además, intercambia energía con el entorno. Solo hay que comprobar el calor que

desprende el motor y sus inmediaciones o el trabajo que puede efectuar acarreando

carga.

Existen otros criterios para la clasificación de sistemas. La homogeneidad que pueda

presentar un sistema es uno de ellos. De esta manera se habla de sistemas:

Homogéneos, si las propiedades macroscópicas de cualquier parte del sistema son

iguales en cualquier parte o porción del mismo. El estado de agregación en el que

puede presentarse el sistema puede ser cualquiera. Por ejemplo, una sustancia

sólida, pura, que se encuentra cristalizada formando un monocristal es un sistema

homogéneo, pero también lo puede ser una cierta porción de agua pura o una

disolución, o un gas retenido en un recipiente cerrado.

Heterogéneos, cuando no ocurre lo anterior.

En Termodinámica, los sistemas elegidos para su estudio presentan, usualmente, una

especial simplicidad. Los sistemas que se estudian son, generalmente, aquellos cuyo estado

queda perfectamente determinado por un tema de variables de estado. Por ejemplo, el

estado de un gas puede ser descrito perfectamente con los valores de la presión que hay en

el mismo, la temperatura que presenta y el volumen que ocupa. En esta clase de sistemas,

las variables no son absolutamente independientes, ya que existen ligaduras entre ellas que

pueden ser descritas mediante ecuaciones de estado.

Paredes termodinámicas.

Para la descripción de las relaciones existentes entre los sistemas termodinámicos y su

entorno, se define el contorno termodinámico como un conjunto de paredes termodinámicas

cerradas entre sí de forma que, además de delimitar y confinar al sistema, nos informan

sobre los equilibrios que pudiera tener el sistema con el resto del universo. Dichas paredes

pueden clasificarse en dos categorías, que a su vez están divididas en subcategorías, como

se muestran:

Paredes restrictivas o ligaduras

Adiabáticas: No permiten el paso de energía térmica (calor).

Rígidas: No pueden desplazarse, es decir, no permiten el cambio de volumen del

sistema.

Impermeables: No permiten el paso de materia.

Paredes permisivas o contactos

Diatérmanas: Permiten el paso de energía térmica.

Móviles: Pueden desplazarse.

Permeables: Permiten el paso de materia.

Medio externo.

Se llama medio externo o ambiente a todo aquello que no está en el sistema pero que puede

influir en él. Por ejemplo, consideremos una taza con agua, que está siendo calentada por

un mechero. Consideremos un sistema formado por la taza y el agua, entonces el medio

está formado por el mechero, el aire, etc.

Equilibrio térmico.

Puede extenderse para hablar de un sistema o cuerpo en equilibrio térmico. Cuando dos

porciones cuales sean de un sistema se encuentran en equilibrio térmico se dice que el

sistema mismo está en equilibrio térmico o que es térmicamente homogéneo.

Consideremos entonces dos sistemas en contacto térmico, dispuestos de tal forma que no

puedan mezclarse o reaccionar químicamente. Consideremos además que estos sistemas

están colocados en el interior de un recinto donde no es posible que intercambien calor con

el exterior ni existan acciones desde el exterior capaces de ejercer trabajo sobre ellos. La

experiencia indica que al cabo de un tiempo estos sistemas alcanzan un estado de equilibrio

termodinámico que se denominará estado de equilibrio térmico recíproco o simplemente de

equilibrio térmico.

Variables termodinámicas.

Las variables que tienen relación con el estado interno de un sistema, se llaman variables

termodinámicas o coordenadas termodinámicas, y entre ellas las más importantes en el

estudio de la termodinámica son:

la masa

el volumen

la densidad

la presión

la temperatura

En termodinámica es muy importante estudiar sus propiedades, las cuáles podemos

dividirlas en dos:

1. Propiedades intensivas: son aquellas que no dependen de la cantidad de sustancia o

del tamaño de un sistema, por lo que su valor permanece inalterado al subdividir el

sistema inicial en varios subsistemas, por este motivo no son propiedades aditivas.

2. Propiedades extensivas: son las que dependen de la cantidad de sustancia del

sistema, y son recíprocamente equivalentes a las intensivas. Una propiedad

extensiva depende por tanto del «tamaño» del sistema. Una propiedad extensiva

tiene la propiedad de ser aditiva en el sentido de que si se divide el sistema en dos o

más partes, el valor de la magnitud extensiva para el sistema completo es la suma de

los valores de dicha magnitud para cada una de las partes.

Algunos ejemplos de propiedades extensivas son la masa, el volumen, el peso, cantidad de

sustancia, energía, entropía, entalpía, etc. En general el cociente entre dos magnitudes

extensivas nos da una magnitud intensiva, por ejemplo la división entre masa y volumen

nos da la densidad.

Propiedades

Extensivas

Propiedades

Intensivas

Volumen (V)

Volumen específico v = 𝑉

𝑚

Energía interna (U)

Energía interna específica u = 𝑈

𝑚

Entalpía (H)

Entalpía específica h = 𝐻

𝑚

Entropía (S)

Entropía específica s = 𝑆

𝑚

Proceso termodinámico.

Se la evolución de determinadas magnitudes (o propiedades) propiamente termodinámicas

relativas a un determinado sistema termodinámico. Desde el punto de vista de la

termodinámica, estas transformaciones deben transcurrir desde un estado de equilibrio

inicial a otro final; es decir, que las magnitudes que sufren una variación al pasar de un

estado a otro deben estar perfectamente definidas en dichos estados inicial y final. De esta

forma los procesos termodinámicos pueden ser interpretados como el resultado de la

interacción de un sistema con otro tras ser eliminada alguna ligadura entre ellos, de forma

que finalmente los sistemas se encuentren en equilibrio (mecánico, térmico y/o material)

entre sí.

De una manera menos abstracta, un proceso termodinámico puede ser visto como los

cambios de un sistema, desde unas condiciones iniciales hasta otras condiciones finales,

debidos a la desestabilización del sistema.

Son los procesos cuyas magnitudes permanecen "constantes", es decir que el sistema

cambia manteniendo cierta proporcionalidad en su transformación. Se les asigna el prefijo

iso-. Ejemplo:

1. Isotérmico: proceso a temperatura constante

2. Isobárico: proceso a presión constante

3. Isométrico o isocórico: proceso a volumen constante

4. Isoentálpico: proceso a entalpía constante

5. Isoentrópico: proceso a entropía constante

Los procesos politrópicos son aquellos procesos termodinámicos para gases ideales que

cumplen con la ecuación: PVa = constante, donde a es un número dado. Para el caso de

procesos adiabáticos, a es igual a k, el cual es un valor específico para cada sustancia. Este

valor se puede encontrar en tablas para dicho caso.

Principio cero de la termodinámica

es una ley fenomenológica para sistemas que se encuentran en equilibrio térmico. Fue

formulado por primera vez por Ralph H. Fowler. Constituye una gran importancia

experimental “pues permite construir instrumentos que midan la temperatura de un

sistema” pero no lo es tanto para la propia estructura de la teoría termodinámica.

El principio establece que existe una determinada propiedad, denominada temperatura

empírica θ, que es común para todos los estados de equilibrio que se encuentren en

equilibrio mutuo con uno dado.

El concepto de equilibrio térmico puede extenderse para hablar de un sistema o cuerpo en

equilibrio térmico. Cuando dos porciones cuales sean de un sistema se encuentran en

equilibrio térmico se dice que el sistema mismo está en equilibrio térmico o que es

térmicamente homogéneo. Dos sistemas que están en contacto mecánico directo o

separados mediante una superficie que permite la transferencia de calor lo que se conoce

como superficie diatérmica, se dice que están en contacto térmico. Consideremos entonces

dos sistemas en contacto térmico, dispuestos de tal forma que no puedan mezclarse o

reaccionar químicamente. Consideremos además que estos sistemas están colocados en el

interior de un recinto donde no es posible que intercambien calor con el exterior ni existan

acciones desde el exterior capaces de ejercer trabajo sobre ellos. La experiencia indica que

al cabo de un tiempo estos sistemas alcanzan un estado de equilibrio termodinámico que se

denominará estado de equilibrio térmico recíproco o simplemente de equilibrio térmico.