2. Introducción
Como bien hemos estudiado anteriormente, la termodinámica es
parte de la rama de la física, ésta estudia los intercambios de calor
y de trabajo que se producen entre un sistema y su entorno, y que
origina variaciones en la energía interna del mismo. Además se
encarga de analizar los efectos que poseen a nivel macroscópico
las modificaciones de temperatura, presión, densidad, masa y
volumen en los sistemas.
La base sobre la cual se ciernen todos los estudios de la
termodinámica es la circulación de la energía y como ésta es
capaz de infundir movimiento.
Ya que hemos recordado un dato relevante sobre la
termodinámica, a continuación daremos a conocer las funciones
de estado, que son parte fundamental de ésta, por consiguiente
presentaremos información importante y necesaria para mejorar tu
aprendizaje sobre esta materia. Te invitamos a escuchar y leer con
atención cada detalle sobre las funciones de estado.
3. ¿Qué es una función de estado?
Una función o variable de estado es una
magnitud física macroscópica que caracteriza el
estado de un sistema en equilibrio, en donde sólo
depende del estado inicial y del estado final y no
depende de la forma en que el sistema llegó a
dicho estado o de como ocurrió el proceso.
Dado un sistema termodinámico en equilibrio
puede escogerse un número finito de variables de
estado, tal que sus valores determinan
explícitamente el estado del sistema.
Existen también otras funciones que si dependen
de cómo se realice el proceso, pero estas no son
termodinámicas.
4. ¿Cuáles son las funciones de estado?
La temperatura
La energía interna
La energía libre
La presión
El volumen
La entalpía
La entropía
*También tengamos presentes las funciones que dependen de cómo
se realice el proceso (no son termodinámicas), que son las siguientes:
Calor
Trabajo
5. Temperatura ( T )
Se define como una magnitud escalar relacionada con
la energía interna de un sistema termodinámico,
además es referida a las nociones comunes de caliente,
tibio o frío que puede ser medida con un termómetro.
La temperatura de un sistema a nivel microscópico está
relacionada con la energía cinética que tienen las
moléculas que lo constituyen.
Macroscópicamente, la temperatura es una magnitud
que determina el sentido en que se produce el flujo de
calor cuando dos cuerpos se ponen en contacto.
En el Sistema Internacional se mide en kelvin (K), aunque
la escala de Celsius se emplea con frecuencia.
La conversión entre las dos escalas es:
T (K) = t (ºC) + 273.
6. Energía Interna ( U )
Le energía interna es la capacidad
de un sistema para realizar un trabajo,
se debe a la energía cinética
de las moléculas, la energía de
vibración de los átomos y a la energía
de los enlaces. Y no se puede conocer
su valor absoluto,
La variación total de energía interna es igual a la suma de las
cantidades de energía comunicadas al sistema en forma de
calor y de trabajo
7. Energía Libre ( G )
La energía libre es la cantidad de trabajo que
un sistema termodinámico puede realizar. La
energía libre es la energía interna de un
sistema, menos la cantidad de energía que no
puede ser utilizada para realizar trabajo. Esta
energía no utilizable está dada por la entropía
de un sistema multiplicada por la temperatura
absoluta del sistema.
G=H-TS
Al igual que la energía interna, la energía libre
es una función de estado termodinámica.
8. Presión ( P )
Se define como la magnitud
escalar que relaciona la fuerza con
la superficie sobre la cual actúa, es
decir, equivale a la fuerza que actúa
sobre la superficie.
P=F
A
En el Sistema Internacional la presión se mide en
pascal (Pa), la cual es equivalente a una fuerza
total de un newton actuando uniformemente en
un metro cuadrado.
9. Entalpía ( H )
Magnitud termodinámica, cuya
variación expresa la cantidad
de energía que un sistema
puede intercambiar con su
entorno.
La entalpía es calculada en
Julios en el sistema internacional
de unidades o también en kcal.
U = U (S, V, (Ni) )
En donde S es la entropía, V el
volumen y la composición
química del sistema.
10. Volumen ( V )
Volumen es el espacio
tridimensional que ocupa
el sistema. En el S.I. se
expresa en metros cúbicos
(m3). Si bien el litro (L) no
es una unidad del S.I., es
ampliamente utilizada. Su
conversión a metros
cúbicos es: 1 L = 10-3 m3.
Densidad x masa = Volumen
11. Entropía ( S )
Es una magnitud física
que mide la parte de la
energía que no puede
utilizarse para producir un
trabajo; es el grado de
desorden que poseen las
moléculas que integran
un cuerpo, o también el
grado de irreversibilidad
alcanzada después de un
proceso que implique
transformación de
energía.
12. Aplicaciones
La temperatura ----------> Al hervir el agua
La energía libre ----------> Combustión de petróleo
La presión ------------------> Golpear una pared
El volumen -----------------> Inflar un globo
La entalpía ----------------> E. interna de un gas ideal
