Aleaciones no Ferrosas
l.-
CONCEPTOS BAs/COS DE TERMODINAMICA.
l.
1.
Sistema termodinámico, variables termodinámicas
y
funciones de estado.
Un sistema es una región del universo que se aisla para ser estudiada. Cuando el sistema es termodiná–
mico, se deben asignar valores a variables independientes para especificar completamente los estados
del mismo. Tales variables pueden ser la presión, temperatura, composición, volumen, por ejemplo, las
cuales se subdividen en variables intensivas y extensivas.
Las variables intensivas se caracterizan porque se puede asignar un valor de cada una de estas variables
a cada punto del sistema; las variables extensivas, porque sus valores dependen de la masa o tamaño
del sistema: la presión, temperatura, potencial químico, toda variable extensiva por unidad de masa, nom–
brada propiedad específica, son ejemplos de variables intensivas, y la masa, densidad, volumen y las
funciones de estado de energía interna,
entropía,
etc. son del segundo tipo de propiedades.
Algunas de las variables termodinámicas están interrelacionadas en ecuaciones que se nombran ecua–
ciones de estado. Estas han sido establecidas para unos cuantos sistemas bajo suposiciones especifi–
cas. Por ejemplo, para el sistema de gas ideal se conoce la ecuación
PV
=
TlRT
(donde
P
es la pre-
sión;
V,
el volumen;
T,
la temperatura;
R,
la constante universal de los gases, y
TI
es el número de
moles), que fue obtenida bajo las suposiciones de que las moléculas del gas no interactúan. Por tanto, la
energia interna de la sustancia gaseosa no dependerá de la temperatura, hecho que, está de más decir–
lo, es ideal.
Entre las variables extensivas se encuentran las propiedades o funciones de estado, tales como la ener–
gía interna, entropía, entalpía, energía libre de Helmholtz y la energía libre de Gibbs. Son funciones de
estado porque los cambios totales en tales propiedades dependen solamente de los valores que ellas
tengan en los estados inicial y final de un sistema, después de efectuado un cambio o proceso en el mis–
mo.
Las variables como el calor y el trabajo no son funciones de estado, porque sus cambios serán distintos
según la trayectoria o camino seguido por el sistema cuando experimenta una transformación. Es decir, si
el sistema cambia de un estado a otro siguiendo una trayectoria adiabática (no existe intercambio de ca–
lor entre el sistema y los alrededores), isotérmica (la temperatura se mantiene constante), isocórica (no
hay cambio de volumen) o isobárica (la presión es constante), los cambios en calor y trabajo serán
completamente distintos.
Para simplificar la descripción de los sistemas se suele realizar aproximaciones o suposiciones como la
de si existe o no interacción entre los sistemas y sus alrededores. Se emplean entonces los términos de
sistema cerrado o aislado para indicar que no existe intercambio de masa o de calor entre el sistema y
sus alrededores, respectivamente.
Las funciones de estado más importantes y comunes son la energía interna,
E,
entalpía,
H,
entropía,
S,
energía libre de Helmholtz,
F,
y la energía libre de Gibbs,
G.
La energia interna tiene unidades usuales de calorías, es entonces una propiedadextensíva, o de calo–
rías/mol y se convierte en una propiedad intensiva, representada usualmente por
E'.
En cualquier siste–
ma, el cambio de esta propiedad está relacionado con las variaciones de calor y trabajo. mediante la
ecuación de la primera ley de la termodinámica, la cual es:
dE=Jq-dw
... 1
Donde
d
es una diferencial exacta porque
E
es una función de estado;
J,
es una diferencial inexacta
porque
q
y
w
no son funciones de estado.
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