La termodinámica se puede definir como la ciencia que estudia el calor, trabajo, energía y los cambios que estos producen en un sistema. Provienen de 2 voces griegas “thermé” y “dynamis” las cuales se entienden como calor y fuerza respectivamente, lo cual corresponde a lo más descriptivo de los primeros esfuerzos por convertir el calor en energía. Termodinámica clásica: El enfoque macroscópico del estudio de la termodinámica que no requiere conocer el comportamiento de cada una de las partículas se llama termodinámica clásica y proporciona un modo directo y fácil para la solución de problemas de energía.

Termodinámica Estadística: Es un método más elaborado basado en el comportamiento promedio de grupos grandes de partículas individuales. Es un método microscópico. Aplicaciones: Para el diseño de máquinas: potencia, temperatura, trabajo y otros términos nos ayudan en esta labor. *Plantas de potencia: nos ayuda a decidir cómo mejorar procesos haciendo cambios en las diferentes variables del sistema. *Tratamientos térmicos: mediante gráficas nos permite obtener las condiciones ideales para diversos tratamientos *Reacciones químicas: para ver si una reacción va a ser posible o no *Corrosión: nos permite identificar si un material se va a corroer o no

Ley cero: “Cuando dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercer cuerpo, los dos cuerpos están en equilibrio térmico el uno con el otro y se dice que los tres cuerpos se encuentran a la misma temperatura” El equilibrio térmico debe entenderse como el estado en el cual los sistemas equilibrados tienen la misma temperatura. Esta ley es de gran importancia porque permitió definir a la temperatura como una propiedad termodinámica y no en función de las propiedades de una sustancia. “La energía para un sistema aislado permanece constante” Primera ley: Es una generalización conocida como la ley de la conservación de la energía que incluye el calor como una forma de transferencia de energía y es

y es una ley universalmente valida que puede aplicarse a todo tipo de procesos y nos brinda un conexión entre los mundos microscópico y macroscópico. Según esta ley, un aumento en una forma de energía debe acompañarse por una disminución en alguna otra forma de energía. La energía interna (térmica) de un cuerpo puede incrementarse ya se agregándole calor o efectuando trabajo sobre él. Segunda ley: “La entropía total de cualquier sistema más la de sus alrededores aumenta como un resultado de cualquier proceso natural” El concepto de entropía, puede parecer un poco abstracto. Pero se puede relacionar con los conceptos más ordinarios del orden y desorden. La entropía se puede considerar como una medida del desorden

puede considerar como una medida del desorden de un sistema. En consecuencia, la segunda ley de la termodinámica puede establecerse simplemente como: “Los procesos naturales tienden a moverse hacia un estado de mayor desorden” Tercera ley: “La entropía de una sustancia (o compuesto) cristalino perfecto es cero a cero Kelvin” En términos simples, la tercera ley3 indica que la entropía de una sustancia pura y cristalina en el cero absoluto es nula. Por consiguiente, la tercera ley provee de un punto de referencia absoluto para la determinación de la entropía. La entropía relativa a este punto es la entropía absoluta.

Sistema: es la parte del universo objeto de estudio. También se dice que es un dispositivo o combinación de dispositivos que contienen una cantidad de materia que se estudia, lo que viene a ser un sistema termodinámico. Medio ambiente: es el resto del universo que rodea y/o interacciona con el sistema termodinámico. Tipos de sistema: Abierto: se puede transferir materia entre el sistema y el medio ambiente Cerrado: no transfiere materia, pero si energía Aislado: no transfiere materia, ni energía ya sea en forma de calor y/o trabajo. Adiabático: no hay intercambio de calor con el exterior. PAREDES: También llamadas límites. Son la interface entre el sistema y el medio ambiente

Tipos de paredes: Rígida: No permiten el cambio de volumen del sistema. - Móvil: Se deforman permitiendo el cambio de volumen del sistema. -Permeable: Permiten el paso de materia a través de la pared.-Impermeable: No permiten el paso de materia a través de la pared.-Adiabática: no permite que haya interacción térmica del sistema con los alrededores. -Diatérmica: permite la interacción térmica del sistema con los alrededores.EQUILIBRIO TERMODINÁMICO: El equilibrio se refiere a que todas las variables del sistema no cambian con el tiempo y tienen el mismo valor en todas las partes del sistema y el medio ambiente.

Cambio de estado: Ocurre siempre que cambian una o más de las propiedades de un sistema. PROPIEDADES TERMODINÁMICAS: Son las características observables del sistema y se pueden dividir en:a) Propiedades extensivas: es aquella cuyo valor es igual a la suma de sus valores en las partes del sistema. Varía directamente con la masa. Si una cantidad de materia en un estado determinado se divide en dos partes iguales, cada parte tendrá la mitad del valor de las propiedades extensivas. B) Propiedades intensivas: es aquella que no depende de la cantidad de materia en el sistema. Si una cantidad de materia en un estado determinado se divide en dos partes iguales, cada parte tendrá el mismo valor de propiedades

intensivas que el original. Ejemplo2.5: La presión, temperatura, densidad y volumen especifico son ejemplos de propiedades intensivas.

Estado termodinámico Estado definido como la condición particular en la que existe el sistema. Se define mediante la especificación de los valores de las propiedades termodinámicas para el sistema.

Temperatura (T): Se asocia con el grado de calor o frio de un cuerpo. Para un estudio mas amplio y científico de la temperatura se emplean sistemas como la termometría.

Numero de moles : Un mol de cualquier sustancia, es la cantidad de dicha sustancia que contiene tantas entidades elementales (átomos, moléculas, iones, electrones, otras partículas, o grupos especificados de tales partículas) como átomos hay en 12 gramos (0.012kg) de carbono 12. El peso molecular gramo de una sustancia es el número de gramos por mol de dicha sustancia.

ENERGÍA Y LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Es la capacidad de un cuerpo o sistema para ejercer fuerzas sobre otros cuerpos o sistemas o entre sus propios subsistemas. • Energía mecánica: Es la producida por fuerzas de tipo mecánico, como la elasticidad, la gravitación, etc., y la poseen los cuerpos por el hecho de moverse o de encontrarse desplazados de su posición de equilibrio. Puede ser de dos tipos: Energía cinética y energía potencial • Energía térmica: La energía térmica se debe al movimiento de las partículas que constituyen la materia.

Un cuerpo a baja temperatura tendrá menos energía térmica que otro que esté a mayor temperatura. • Energía eléctrica: es causada por el movimiento de las cargas eléctricas en el interior de los materiales conductores. •Energía radiante: Es la que poseen las ondas electromagnéticas como la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioleta (UV), los rayos infrarrojo (IR), etc. • Energía química: La energía química es la que se produce en las reacciones químicas. Una pila o una batería poseen este tipo de energía. • Energía nuclear: La energía nuclear es la energía almacenada en el núcleo de los átomos y que se libera en las reacciones nucleares de fisión y de fusión.

Proceso termodinámico: Es la trayectoria de la sucesión de estados por los cuales pasa el sistema. Es un cambio de un sistema de un estado de equilibrio a otro. a) Proceso isotérmico: Es un proceso que se da a temperatura constante. b) Proceso isobárico: Es un proceso que se da a presión constante. c) Proceso isocórico: Es un proceso que se da a volumen constante. d) Transformación adiabática Transformación en equilibrio en el cual el sistema termodinámico no recibe calor del medio que lo rodea ni cede calor a dicho medio. Cantidad de calorSe puede definir como la energía térmica (o energía interna) necesaria para elevar la temperatura de una masa dada. La cantidad de energía térmica requerida

PREGUNTA: Puesto que las propiedades describen el estado de un sistema solamente cuando están en equilibrio ¿Cómo se pueden describir los estados de un sistema durante un proceso, si el proceso real ocurre solamente cuando no existe el equilibrio? Respuesta: En base a los procesos en cuasi equilibrio. Un proceso en cuasi equilibrio es uno en el cual la desviación del equilibrio termodinámico es infinitesimal y todos los estados por las que el sistema pasa durante un proceso en cuasi equilibrio se pueden considerar estados de equilibrio.