I.- CONCEPTOS INICIALES Lección 1ª: Conceptos Iniciales

I.- CONCEPTOS INICIALES
Lección 1ª: Conceptos Iniciales
1.- Objeto de la Termodinámica ............................................................................................................... 2
2.- Sistema termodinámico ........................................................................................................................ 2
3.- Paredes y ligaduras termodinámicas .................................................................................................. 3
3.1.- Clasificación de los sistemas termodinámicos ........................................................................ 4
4.- Descripción del estado de un sistema termodinámico:
Variables termodinámicas. Clasificación ........................................................................................... 4
4.1.- Clasificación de las variables termodinámicas ........................................................................ 5
4.2.- Funciones homogéneas ............................................................................................................ 5
4.3.- Teorema de Euler ..................................................................................................................... 6
5.- Estado de equilibrio termodinámico ................................................................................................... 7
6.- Procesos termodinámicos ..................................................................................................................... 8
6.1.- Clasificación de los procesos termodinámicos ........................................................................ 8
CUESTIONES .......................................................................................................................................... 10
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1.- Objeto de la Termodinámica
De una manera general puede enunciarse que la Termodinámica estudia las propiedades
macroscópicas de los sistemas físicos que participan en procesos en los que se pone en juego la energía.
De esta definición conviene resaltar varios aspectos:
i) El estudio que se intenta abordar estará dotado de las características de una ciencia macroscópica,
es decir, se ignorará la estructura molecular, los sistemas físicos se describirán mediante un número pequeño
de variables que son sugeridas por los sentidos y susceptibles de medida experimental y la conexión entre
estos parámetros, así como las leyes que cumplen, se obtienen por inducción a partir de hechos
experimentales.
ii) La Termodinámica se centra en los procesos que realizan los sistemas y en ellos pone su mira en
los intercambios energéticos con el exterior. Las formas de intercambio de energía que consideraremos son
los diferentes tipos de trabajo (W), como el mecánico, eléctrico, magnético, etc., el calor (Q) y el
intercambio de masa (M).
iii) Según los objetivos enunciados la gama de sistemas que pueden ser objeto de la Termodinámica
es muy variada como veremos a continuación.
2.- Sistema termodinámico
Un sistema termodinámico es cualquier porción macroscópica de universo, limitada por una
superficie cerrada, que consideramos para su estudio. Todo lo que es extraño al sistema y puede
interaccionar con el mismo se denomina entorno o medio exterior. En ocasiones el ente objeto de estudio
puede estar integrado por varios sistemas ordinarios recibiendo, entonces, aquel el nombre de sistema
compuesto, y estos el de subsistemas.
La definición anterior es general, no impone restricción alguna acerca de la naturaleza de la región
del universo que es objeto de nuestra atención. En este sentido pueden ser sistemas porciones finitas del
universo tales como: un fluido encerrado en un recinto, una porción de la atmósfera, un sólido
paramagnético, un conjunto de dipolos magnéticos, un conjunto de fotones, un agujero negro, etc.
A continuación vamos a analizar brevemente la definición anterior de sistema termodinámico. Hemos
afirmado que un sistema es una porción macroscópica del universo y, por tanto, será susceptible de
caracterización por medio de propiedades macroscópicas, es decir, por medio de propiedades que surgen del
promedio estadístico sobre miríadas de coordenadas atómicas. En otras palabras, y sin que ello signifique
vinculación alguna con la constitución atómica de la materia, esas regiones macroscópicas deben incluir
muchas individualidades.
Surge de este modo una limitación de la Termodinámica: no será aplicable a sistemas que no puedan
ser descritos por propiedades macroscópicas, por ejemplo a una partícula subatómica, a un grupo de dos
átomos, etc., pues ellos no son sistemas termodinámicos.
Así mismo, en la definición de sistema se indica: "... limitada por una superficie cerrada...". Esta
superficie puede ser real como, por ejemplo, cuando al sistema lo constituye un trozo de cobre, una gota de
agua, el gas contenido en un cilindro, etc., o imaginaria, como sucede, por ejemplo, con el límite de una
masa de fluido que circula por una conducción cuyo progreso se sigue mentalmente, o con el límite del fluido
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contenido en un elemento de volumen, consideración hecha en hidrostática para deducir su ley fundamental
(dp = ρ·g·dh).
Es importante conocer y caracterizar adecuadamente las superficies límite de un sistema ya que éstas
condicionan la relación con el entorno, es decir, determinan el tipo de interacción entre el sistema y lo que
le rodea (medio exterior), por esto nos ocuparemos de ellas a continuación.
3.- Paredes y ligaduras termodinámicas
Como acabamos de exponer, las paredes de un sistema pueden ser definidas de la forma siguiente:
entes, imaginarios o reales, que condicionan la relación de un sistema con su entorno o con otro, u otros,
sistemas. Esta relación del sistema con sus alrededores se verifica a través del intercambio de energía y/o de
masa (conceptos equivalentes en Física).
De acuerdo con la afirmación anterior la pared de un sistema puede permitir o prohibir un
determinado tipo de intercambio, energético o material, y, por tanto, las paredes termodinámicas pueden ser
clasificadas en: paredes prohibitivas y permisivas. En este contexto las paredes prohibitivas desempeñan el
papel de ligaduras. Paralelamente las paredes permisivas representarán grados de libertad del sistema.
En la Tabla 1 se especifican los diferentes tipos de paredes que se emplean usualmente en el estudio
termodinámico de un sistema físico.
Tipo de Pared
PROHIBITIVA
PERMISIVA
Denominación
Definición
AISLANTE
Prohíbe el intercambio de energía y de materia
ADIABÁTICA
Prohíbe el intercambio de energía en forma de calor y de
materia
IMPERMEABLE
Prohíbe el intercambio de materia
FIJA Y RÍGIDA
Prohíbe el intercambio de energía en forma de trabajo
(mecánico)
DIATÉRMANA
Permite el intercambio de energía en forma de calor
PERMEABLE
Permite el intercambio de energía en forma de materia
MÓVIL
Permite el intercambio de energía en forma de trabajo
(mecánico)
Tabla 1
La pared, real o imaginaria, de un sistema particular puede estar dotada simultáneamente de algunos
de los atributos anteriores, siempre que éstos no sean mutuamente excluyentes.
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3.1.- Clasificación de los sistemas termodinámicos
Los sistemas termodinámicos pueden ser clasificados desde diferentes puntos de vista, alguno de los
cuales indicaremos seguidamente.
• Clasificación atendiendo al modo de relacionarse con el entorno:
Sistemas aislados. Sus paredes son aislantes; por tanto, son sistemas que no pueden
intercambiar energía ni materia.
Sistemas térmicamente aislados. Sus paredes son adiabáticas; se trata, pues, de sistemas que
no pueden intercambiar energía en forma de calor, ni materia.
Sistemas cerrados. Sus paredes son impermeables; en consecuencia, se trata de sistemas que
no pueden intercambiar materia.
Sistemas abiertos. Sus paredes son permeables o semipermeables, permitiendo, por tanto,
intercambio de materia.
• Clasificación teniendo en cuenta la composición:
Sistemas monocomponentes. Son aquellos que poseen un solo componente.
Sistemas multicomponentes. Son aquellos que poseen más de un componente.
• Clasificación atendiendo a la constitución:
Sistemas homogéneos: Son aquellos cuyas propiedades físicas y químicas no experimentan
discontinuidades al trasladarnos de una a otra parte de los mismos. Están compuestos de una
sola fase.
Sistemas heterogéneos: Son aquellos que presentan discontinuidades en las propiedades
físicas o químicas al pasar de una a otra región del mismo. Éstos están constituidos por varias
fases.
• Clasificación atendiendo al número de grados de libertad:
Sistemas simples: Son los que poseen dos grados de libertad.
Sistemas compuestos: Son los que poseen más de dos grados de libertad.
4.- Descripción del estado de un sistema termodinámico: Variables termodinámicas. Clasificación
Todo sistema en un estado particular posee una serie de observables macroscópicos, dependientes
solamente de su estado actual e independientes de su historia no consideraremos aquellos sistemas con
memoria susceptibles, en general, de ser medidos experimentalmente (magnitudes físicas). Estos atributos
macroscópicos reciben el nombre de coordenadas, parámetros o variables termodinámicas. A título de
ejemplo podemos citar: la presión, el volumen, la densidad, el momento magnético, la intensidad del campo
eléctrico, la carga eléctrica, la tensión superficial, la concentración, la fuerza electromotriz, etc.
De esta forma, el problema consistente en especificar el estado de un sistema ya tiene solución:
describiremos el estado de un sistema mediante sus propiedades macroscópicas, es decir, mediante variables
termodinámicas. Ahora bien, para describir de modo unívoco el estado de un sistema no es necesario el
concurso de todas sus variables termodinámicas, sino que solamente es necesario utilizar un reducido número
de ellas. Estas variables, parámetros o coordenadas termodinámicas, utilizadas para describir de modo
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completo el estado de un sistema, reciben el nombre de variables, coordenadas o parámetros de estado.
Las variables termodinámicas no empleadas para describir el estado pueden ser expresadas en función de las
variables de estado, constituyen las llamadas funciones de estado. De este modo las variables de estado
desempeñan el papel de variables matemáticas independientes.
Si elegimos un sistema de coordenadas de dimensión igual al número de variables de estado del
sistema, es decir, al número de variables independientes, entonces un punto de ese espacio representará un
estado termodinámico. Disponemos, pues, de una forma gráfica de representar los estados termodinámicos,
estamos proporcionando una representación geométrica a la Termodinámica. Pues bien, un espacio
geométrico de dimensión igual al número de variables independientes del sistema recibe el nombre de
espacio termodinámico.
4.1.- Clasificación de las variables termodinámicas
Entre las posibles clasificaciones de las variables termodinámicas, vamos a exponer a continuación
una que nos será de gran utilidad en el desarrollo de esta materia. Para ello vamos a caracterizar las variables
de un sistema mediante el concurso de una definición operacional. En efecto, consideremos dos gases
idénticos encerrados en sendos recintos, tal como se representa en la Figura 1(a). Sus coordenadas
termodinámicas son la presión (p), el volumen (V), la densidad (ρ), la energía (U), etc. Imaginemos que a
continuación formamos un único sistema global juntando ambos, tal como se muestra en la Figura 1(b). Al
examinar el conjunto de variables que caracterizan al nuevo sistema se constata que algunas de entre ellas no
han experimentado modificación respecto al valor que poseían en los subsistemas originales, así sucede con
la presión, la densidad, etc., por el contrario, otras variables termodinámicas como, por ejemplo, el volumen,
la energía, etc. han sufrido variación.
p, V, ρ, U,...
+
p, V, ρ, U,...
p, 2V, ρ, 2U,...
Figura 1(b)
Figura 1(a)
Las variables termodinámicas cuya cuantía experimenta alteración en el proceso anterior, reciben el nombre
de variables termodinámicas extensivas. Dependen, por tanto, de la masa del sistema. Son extensivas,
entre otras, la masa, el volumen, la carga eléctrica, el momento magnético, etc.
Por otra parte, las variables termodinámicas que permanecen inalteradas cuando formamos un
sistema a partir de varios subsistemas reciben el nombre de variables termodinámicas intensivas. Se trata
de coordenadas que tienen el mismo valor en todas las partes del sistema, es decir, son de carácter local,
entendiendo este término no como punto sino como región macroscópica del sistema. Son intensivas, entre
otras, la presión, la intensidad de un campo de fuerzas, la tensión superficial, etc. Así mismo son variables
intensivas las magnitudes específicas (cociente entre el valor de una propiedad extensiva y la masa del
sistema) y las magnitudes molares.
4.2.- Funciones homogéneas
Para definir, desde el punto de vista matemático, las variables termodinámicas extensivas o intensivas
vamos a recordar el concepto matemático de función homogénea. Sea la función f dependiente del conjunto
de variables independientes {x,y,z,}, se dice que esta función es homogénea de grado n si al multiplicar cada
una de sus variables independientes por un parámetro λ se satisface la relación:
f (λx,λy,λz) = λn · f (x,y,z)
(1)
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donde λ es un parámetro que puede adquirir cualquier valor. Cuando el grado de homogeneidad es la unidad,
de la ecuación (1) se infiere que:
f (λx,λy,λz) = λ · f (x,y,z)
(2)
es decir, la operación consistente en multiplicar cada una de las variables independientes por el parámetro λ
conduce al mismo resultado que se obtiene al multiplicar la función por el citado parámetro λ.
Análogamente, si el grado de homogeneidad es nulo de la misma ecuación (1) se deduce que:
f (λx,λy,λz) = f (x,y,z)
(3)
luego, si f es una función homogénea de grado cero, permanece inalterada cuando se multiplica cada una de
sus variables independientes es por un parámetro λ.
A continuación vamos a trasladar los conceptos anteriores a las variables termodinámicas. A la luz
del proceso descrito anteriormente podemos afirmar que cuando reunimos un conjunto λ de subsistemas
iguales, algunas funciones de estado del nuevo sistema adquieren un valor λ veces del que tenían en los
subsistemas. Estas funciones se comportan de manera semejante a como lo hacen las funciones homogéneas
de grado unidad, tal como indica la ecuación (2), siempre que consideremos ese carácter de homogeneidad
respecto únicamente de las variables extensivas independientes. Admitiremos, por ello, a partir de ahora, que
una magnitud termodinámica es extensiva si ella es función homogénea de grado unidad respecto a las
variables extensivas independientes.
Análogamente, y en base al mismo proceso y razonamientos, consideraremos que las magnitudes
termodinámicas intensivas son funciones homogéneas de grado cero respecto a las variables extensivas
independientes.
4.3.- Teorema de Euler
Sabemos que las funciones homogéneas cumplen con el teorema de Euler, por tanto una función de
estado extensiva X(x 1 ,x 2 ,x 3 ,...), representada por funciones de este tipo de grado uno, cumplirá el citado
teorema que toma la siguiente forma:
∂X 
X(x1 , x 2 , x 3 ,...) = ∑ x i • 
(4)

i
 ∂ x i x
j≠ i
Por su parte toda función de estado intensiva Y (x 1 ,x 2 ,x 3 ,...) cumple la expresión:
∂Y 
0 = ∑ xi • 

i
 ∂ x i x j≠ i
(5)
la cual constituye la formulación matemática del teorema de Euler para funciones termodinámicas de
carácter intensivo. Al igual que en el caso anterior, los sumatorios de las ecuaciones (4) y (5) hacen
referencia solamente a variables independientes extensivas.
Conviene resaltar que las expresiones anteriores son válidas para toda función de estado extensiva o
intensiva, respectivamente, de cualquier sistema termodinámico. Sin embargo, dada su gran generalidad
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tienen una utilidad restringida, empleándose generalmente como base de los denominados test de
consistencia de las medidas experimentales.
5.- Estado de equilibrio termodinámico
Un sistema aislado se encuentra en equilibrio termodinámico cuando sus propiedades
macroscópicas son constantes en el tiempo.
La definición anterior está referida a sistemas aislados y con objeto de ampliar la misma a cualquier
tipo de sistema vamos a suponer, en primera instancia, que el sistema está térmicamente aislado, es decir,
que sus paredes son adiabáticas y está restringido por paredes impermeables. En este tipo de sistemas pueden
existir acciones mutuas entre partes del sistema, o bien entre el sistema y el entorno, que comportan el
transporte de energía como consecuencia de la existencia de fuerzas sin equilibrar; se dice, entonces, que
tiene lugar una interacción mecánica. Cuando cesa dicha interacción de dice que el sistema se encuentra en
equilibrio mecánico. La condición anterior no significa que la presión ha de ser la misma en todas las partes
del sistema, sino que implica que el sistema no debe ser asiento de movimientos internos netos de
expansiones o contracciones, de remolinos, de turbulencias, etc. Así, por ejemplo, una columna de fluido en
el campo gravitatorio terrestre se encuentra en equilibrio mecánico si sobre cada elemento de volumen de la
misma la fuerza resultante es nula; sin embargo, la presión no es la misma en todas las partes de la columna,
ya que decrece a medida que ascendemos en la misma.
Si suponemos ahora que las paredes que delimitan al sistema se hacen diatérmanas puede ocurrir
que se inicie una interacción térmica lo cual lleva consigo la modificación de alguna variable. Cuando cesa
tal interacción decimos que el sistema se encuentra en equilibrio térmico. Por último, cuando las paredes se
hacen permeables puede surgir la interacción material, la cual, una vez desaparecida, lleva al sistema al
equilibrio material.
Un sistema que se encuentra en equilibrio mecánico, térmico y material se dice que está en
equilibrio termodinámico y, dado que entonces no participa en tipo alguno de interacción, sus propiedades
son constantes. De este modo hemos ampliado la idea de equilibrio termodinámico, pues ya no está
vinculada exclusivamente a los sistemas aislados, sino que puede tratarse de sistemas en contacto con el
entorno o con otros sistemas. En estas circunstancias la condición de equilibrio exige no sólo que las
propiedades sean constantes en el tiempo sino que, además, no debe existir interacción alguna. De no
ser así, puede suceder que un sistema, aún teniendo constantes sus propiedades, no se encuentre en equilibrio
termodinámico, si no es aislado y participa en una interacción con el entorno; entonces se dice que el sistema
está en estado estacionario. Ejemplo de esta situación lo encontramos en un sistema formado por una barra
metálica que calentamos por un extremo. Como consecuencia de este proceso de calentamiento la
temperatura de la barra aumentará estableciendo una gradiente de temperaturas de modo que ésta es mayor
en el extremo próximo al foco. El aumento de la temperatura cesará cuando la cantidad de energía en forma
de calor que la barra recibe de parte del foco calorífico es igual a la cantidad de energía que cede a los
alrededores en forma, asimismo, de calor. En esta situación las coordenadas termodinámicas de la barra no
cambian con el tiempo, encontrándose, por tanto, en estado estacionario, pero no en estado de equilibrio
termodinámico.
En este curso consideraremos sistemas en equilibrio termodinámico, por ello la Termodinámica así
elaborada se denomina del Equilibrio; en ella la variable tiempo es irrelevante. Existe, además, otra parte de
la Termodinámica, que se ocupa de las propiedades de los sistemas fuera del estado de equilibrio,
denominada Termodinámica del No-Equilibrio o Termodinámica de los Procesos Irreversibles. La
razón por la que iniciamos el estudio de sistemas en equilibrio es debida a que la Termodinámica del
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Equilibrio proporciona leyes que son límite cuando se estudian situaciones de no equilibrio facilitando, por
tanto, el análisis de los sistemas en estas situaciones reales.
6.- Procesos termodinámicos
Se denomina proceso al paso de un sistema de un estado inicial a otro final, ambos de equilibrio
termodinámico, como consecuencia de participar en una interacción termodinámica.
En el transcurso de la asignatura emplearemos algunos tipos básicos de procesos cuyas definiciones
vamos a enunciar a continuación.
Proceso infinitesimal.- Es aquel proceso cuya realización conlleva un cambio infinitesimal en las
variables de estado del sistema. En este tipo de procesos todos los estados del sistema, desde el inicial al
final, son de equilibrio, pues cada proceso parte de un estado de equilibrio y accede a otro infinitamente
próximo, también de equilibrio.
Procesos finitos.- Son aquellos procesos en los cuales el cambio de las variables del sistema no es
infinitesimal. En este caso, evidentemente, los estados intermedios del sistema no tienen porqué ser de
equilibrio, aunque sí lo son tanto el estado inicial como el final, tal como se infiere de la propia definición del
proceso.
Proceso cíclico.- Un proceso tal que los estados inicial y final coinciden, se denomina proceso
cíclico. En este tipo de procesos, las propiedades macroscópicas del sistema, dado que los estados inicial y
final coinciden, no experimentan alteración.
Proceso espontáneo.- Es aquel proceso que se produce en un sistema al eliminar una ligadura. Este es
el caso, por ejemplo, de la expansión de un gas contra el vacío. En efecto, consideremos un recinto dividido
en dos partes mediante un tabique rígido y fijo merced a unas pestañas. En uno de los recintos se ha colocado
un gas mientras que en el otro se ha efectuado el vacío. Si las pestañas son eliminadas, el tabique se desplaza
espontáneamente ocupando el gas el volumen de ambos recintos. Este proceso no puede ser considerado
como una sucesión de procesos infinitesimales pues solamente están definidos los estados inicial y final que
son de equilibrio. El tiempo que transcurre desde que se provoca el proceso espontáneo hasta que se alcanza
el estado de equilibrio se denomina tiempo de relajación. Su cuantía es de orden muy diverso; así en el
proceso de expansión libre, considerado anteriormente, es del orden de l0-3 s; en el caso de una cantidad de
agua caliente contenida en un vaso de cristal es de algunos minutos; tratándose de un clavo de hierro,
abandonado a la intemperie, tarda años en convertirse en herrumbre; igualmente, la conversión de diamante
en grafito es tan lenta que aún considerando tiempos geológicos la cantidad convertida es despreciable; etc.
6.1.- Clasificación de los procesos termodinámicos
A lo largo del desarrollo formal de la Termodinámica los diversos procesos que puede efectuar un
sistema admiten varias clasificaciones atendiendo a sus características o a los efectos que producen en el
entorno. Por el momento vamos a fijarnos en el concepto de estado de equilibrio, que acabamos de definir, y
en base a él procederemos a efectuar una primera clasificación general de los procesos en cuasiestáticos y
no estáticos. La introducción del Segundo Principio de la Termodinámica permitirá realizar una nueva
clasificación de estos procesos termodinámicos (reversibles e irreversibles). En su momento analizaremos las
equivalencias y diferencias entre ambas clasificaciones.
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Proceso cuasiestático
Un proceso termodinámico se denomina de equilibrio o cuasiestático si las propiedades
macroscópicas del sistema varían de modo suficientemente lento en su realización, de forma que el
sistema se puede considerar que se encuentra siempre en estado de equilibrio. Se trata, por tanto, de una
sucesión de estados de equilibrio entre el inicial y el final de forma que, invirtiendo la causa que lo produce,
puede ser recorrido en ambos sentidos. Estos procesos pueden ser considerados como una sucesión de
procesos infinitesimales y, por tanto, la ecuación del mismo se puede calcular integrando la expresión
diferencial que plasma matemáticamente el proceso infinitesimal cuya sucesión origina el proceso
cuasiestático.
Sin embargo, teniendo en cuenta su definición, se trata de procesos irreales en sentido estricto pues
para producir un proceso es necesaria la existencia de un desequilibrio. Ahora bien, desde un punto de vista
práctico, puede conseguirse una buena aproximación si el proceso tiene lugar de modo lento. Para concretar
el concepto de lento tengamos en cuenta que éste, aplicado a un proceso termodinámico, hace referencia a su
comparación con el proceso espontáneo entre los mismos estados inicial y final. Así un proceso es lento, y
por tanto cuasiestático, si la velocidad de variación de una magnitud determinada (X) es mucho menor que la
variación media de la misma en el correspondiente proceso espontáneo de relajación entre los mismos
estados inicial y final, es decir, si
dX
∆X
(6)
<<
dt
t rel
Esta condición matemática se cumple, en general, cuando el tiempo que empleamos en la realización
del proceso cuasiestático (t exp ) es mucho mayor que el correspondiente de relajación (t rel ), o sea
t exp >> t rel
(7)
Procesos no – estáticos
Finalmente, los procesos que no son cuasiestáticos se denominan no estáticos. Éstos vienen
caracterizados por la siguiente condición
dX ∆X
≥
dt
t rel
(8)
t exp ≤ t rel
(9)
la cual se cumple, normalmente, si
p
Proceso no estático
1
2
Proceso cuasiestático
V
Figura 2
La representación de estos dos tipos de procesos en el espacio
termodinámico tiene que ser necesariamente diferente. En efecto, un
proceso cuasiestático es una sucesión de estados de equilibrio que
admiten, por tanto, su representación en el espacio termodinámico
mediante una sucesión de puntos. El proceso global quedará representado,
de esta forma, mediante una línea continua.
Por su parte de los procesos no estáticos únicamente podemos
representar, en principio, los estados inicial y final, pues son de equilibrio,
no siendo así, en general, los restantes. Éstos los representaremos
mediante trazos discontinuos entre esos estados extremos, queriendo
indicar con ello la existencia de un proceso no estático entre ambos
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estados, sin poder dar ningún tipo de información referente a los estados intermedios. En la Figura 2
representamos en un espacio termodinámico p-V sendos procesos cuasiestático y no estático entre los
estados 1 y 2.
CUESTIONES
1º.- Caracterice termodinámicamente los siguientes sistemas:
i)
gas que se expande en un cilindro provisto de un émbolo,
ii) caldera de una máquina térmica,
iii) máquina térmica completa,
iv) vaso Dewar lleno de agua caliente,
v) un metro cúbico de aire de una habitación,
vi) la superficie libre del agua contenida en un vaso.
2º.- Supóngase un sistema hidrostático (p, V, T) aislado formado por dos subsistemas separados por
una pared. Indique las condiciones en que se produce el equilibrio termodinámico entre los dos subsistemas
si la pared es:
i)
rígida, diatérmana e impermeable,
ii) móvil, diatérmana e impermeable,
iii) rígida, adiabática e impermeable.
3º.- Justifique cuales de las siguientes magnitudes son extensivas y cuales intensivas:
i)
índice de refracción de un cristal,
ii) longitud de un alambre,
iii) tensión superficial del mercurio,
iv) tensión aplicada a un hilo,
v) intensidad del campo magnético en el entrehierro de un imán,
vi) magnetización de un sólido paramagnético,
vii) energía radiante contenida en una cavidad,
viii) fuerza electromotriz de una pila,
ix) carga de una pila electroquímica,
x) campo eléctrico entre las armaduras de un condensador,
xi) densidad de un sólido.
4º.- Indíquese si es extensiva o intensiva:
i)
la función de estado suma algebraica de dos funciones extensivas,
ii) el cociente de dos extensivas,
iii) el producto de dos intensivas,
iv) la derivada de una función extensiva respecto de una variable extensiva,
v) la derivada de una función intensiva respecto de una variable intensiva.
5º.- Caracterice los siguientes procesos:
i)
un gas dentro de un cilindro dotado de un émbolo sin rozamiento y en equilibrio con el
exterior se enfría lentamente,
ii) el aire de un neumático se comprime rápidamente con una bomba.
iii) Un gas encerrado en un cilindro situado en un baño termostático se expande lentamente.
Existe una fuerza de rozamiento entre el pistón y la pared del cilindro.
iv) Una bala se empotra en un blanco.