Física/Termodinámica/Introducción a la termodinámica

Definición de termodinámica:

Termodinámica: Se define como termodinámica a la parte de la física que se encarga del estudio del calor y su aplicación en distintos elementos.

En el estudio de la Termodinámica la atención está dirigida al interior de un sistema, aunque se adopte un punto de vista macroscópico, sólo se consideran aquellas magnitudes de este tipo que tienen relación con el estado interno del sistema. Para poder entender las magnitudes involucradas en este tema, se hace necesario definir los conceptos de sistema y estado de un sistema.

Sistema y ambiente

Sistema

Se puede definir un sistema como un conjunto de materia que está limitado por una superficie real o imaginaria. Si en el sistema no entra ni sale materia se dice que se trata de un sistema cerrado o sistema aislado. Los tipos de sistemas cerrados que son necesarios para el estudio de la termodinámica son:

Sistema aislado térmicamente: es un sistema cerrado en el que no entra ni sale calor.
Sistema aislado mecánicamente: es un sistema cerrado sobre el cual no se realiza trabajo.

Medio ambiente

Se llama medio ambiente a todo aquéllo que no está en el sistema pero que puede influir en él. Por ejemplo, consideremos una taza con agua, que está siendo calentada por un mechero. Consideremos un sistema formado por la taza y el agua, entonces el medio ambiente está formado por el mechero, el aire, etc.

Equilibrio térmico

Un equilibrio térmico es cuando dos sustancias alcanzan una misma temperatura, es decir que no existe transferencia de calor entre ellas

Variables termodinámicas

Las variables que tienen relación con el estado interno de un sistema, se llaman variables termodinámicas o coordenadas termodinámicas, y entre ellas las más importantes en el estudio de la termodinámica son:

la masa
el volumen
la presión
la temperatura

Estado de un sistema

Un sistema que puede describirse en función de coordenadas termodinámicas se llama sistema termodinámico y la situación en la que se encuentra definido por dichas coordenadas se llama estado del sistema.

Equilibrio térmico

Un estado en el cual dos coordenadas termodinámicas independientes X e Y permanecen constantes mientras no se modifican las condiciones externas se dice que se encuentra en equilibrio térmico. Si dos sistemas se encuentran en equilibrio térmico se dice que tienen la misma temperatura. Entonces se puede definir la temperatura como una propiedad que permite determinar si un sistema se encuentra o no en equilibrio térmico con otro sistema.

Algunas definiciones útiles en termodinámica son las siguientes.

Foco térmico

Un foco térmico es un sistema que puede entregar y/o recibir calor, pero sin cambiar su temperatura.

Contacto térmico

Se dice que dos sistema están en contacto térmico cuando puede haber transferencia de calor de un sistema a otro.