Tema 1

Termodinámica. Tema 1
Introducción
1. Introducción
Ciencia
Microscópica
Ciencia
Macroscópica
Termodinámica
Mecánica
Estadística
Química
Cuántica
Cinética
Termodinámica. Tema 1
2. Conceptos Fundamentales
Termodinámica: 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
energía
Pared:
Adiabática/Diatérmica
Rígida/Flexible o móvil
Permeable/Impermeable/Semipermeable
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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
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Termodinámica. Tema 1
Tipos de procesos
Reversibles. 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 Térmico
Cuando 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.
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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=aL+b
Puntos de referencia
0º C
100º C
 punto congelación agua a 1 atm.
 punto ebullición agua a 1 atm.
Termodinámica. Tema 1
0 = a L0 +b
100 = a L100 + b
Operando,
L100
t
L L0
100
L100 L0
L
Escala de Celsius
Se calibra introduciéndolo en un
baño de agua y hielo (L0) y en
agua en ebullición (L100)
L0
Puede haber diferencias de
calibración a altas y bajas
temperaturas
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Termodinámica. Tema 1
Otras Escalas
Escala Fahrenheit
32º F 
punto congelación agua a 1 atm.
212º F
punto ebullición agua a 1 atm.
tc
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(t F
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32)
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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.
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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:
lim
P
0
Pv
Ph
1,366099
V
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Definiendo:
Tv
Th
lim
P
Tv Th
0
Pv
Ph
1,366099
V
100,00
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
T (K) 273,160 lim
Ptriple
P
0
Ptriple
V
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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:
t (º C) T (K) 273,15
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