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Termodinámica

Termodinámica
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Termodinámica. Es la ciencia que estudia la energía, sus propiedades, las transformaciones mutuas entre las energías térmica y mecánica, y las diferentes correlaciones entre las propiedades de las sustancias.

Fundamentos de la termodinámica

La energía calorífica se transforma durante el proceso de combustión, al utilizar la energía que nos proporciona el agua, el viento y el Sol. A su vez, ésta se transforma en la energía mecánica necesaria para poner en marcha máquinas, camiones, aviones, etc. Se utiliza para obtener la energía eléctrica, la cual mediante el uso de máquinas y equipos especiales podemos transformar en trabajo o energía térmica nuevamente.

Los diferentes tipos de energía (mecánica, térmica, eléctrica, etc.) pueden transformarse unas en otras.

Potenciales termodinámicos usados en termodinámica

En termodinámica, un potencial termodinámico es una variable de estado asociada a un sistema termodinámico que tiene dimensiones de energía. El calificativo de "potencial" se debe a que en cierto sentido describe la cantidad de energía potencial disponible en el sistema termodinámico sujeta a ciertas restricciones (relacionadas con las variables naturales del potencial). Además los potenciales sirven para predecir bajo las restricciones impuestas que cambios termodinámicos serán espontáneos y cuales necesitarán aporte energético.

Potenciales termodinámicos comunes

  1. El isocórico -isotérmico
  2. El isobárico-isotérmico
  3. La energía interna
  4. La entalpía
  5. La entropía.

Las cuatro primeras se combinan bajo la denominación general de potenciales termodinámicos pero con frecuencia este término se emplea en un sentido más imitado referido solamente a los potenciales isotérmicos especialmente al isobárico-isotérmico. Los cuatros potenciales son los siguientes:

  • El potencial energía interna
                          U  o   u
  • El potencial isocórico - isotérmico. Este potencial es la función Helmoltz
                       A=U-TS      o   A= u-TS
                         

La función Helmholtz o el potencial isocórico- isotérmico se representa frecuentemente por F (particularmente en física), aunque la IUPAC prefiere el símbolo A (que se usa fundamentalmente en química).

  • El potencial entalpía definido como:
                      H= U+pv   o   h = u+TS
                      
  • El potencial isobárico-isotérmico. Este potencial, es la función Gibbs
                     G= H-TS         o        g= h-ts

Los potenciales termodinámicos determinan los criterios acerca de la posibilidad de que ocurra espontáneamente un proceso así como los criterios acerca del equilibrio estable bajo ciertas condiciones de existencia del sistema.

Gases ideales y reales

Todos los cuerpos de la naturaleza están formados por pequeñas partículas denominadas moléculas, las que a su vez están compuestas por átomos. Estas partículas son invisibles y permanecen en constante movimiento, de ahí la esencia de la energía calorífica de los cuerpos. Sobre las moléculas de todo cuerpo, actúan las fuerzas de cohesión, cuya magnitud depende de las distancias intermoleculares. A todos los cuerpos que se encuentran en los diferentes estados de la materia (sólido, líquido, gaseoso) les corresponden diferentes distancias intermoleculares y fuerzas de cohesión, en dependencia de la magnitud de las moléculas. La velocidad del movimiento de las moléculas está en dependencia de la temperatura. La magnitud de fuerza de cohesión de las moléculas en los gases es mucho menor que en el resto de los estados de agregación, a medida que aumente la temperatura, el gas se hará menos denso y menor será la fuerza de cohesión entre las partículas.

Se denominan gases ideales aquellos que no poseen fuerzas de cohesión entre las moléculas, ellas mismas representan los puntos materiales, por lo que el volumen es despreciable. También se les como gases perfectos, aunque no existen, su estudio tiene importancia en la práctica, ya que en la técnica se aplican al estudiar aquellos gases en los que las fuerzas de cohesión entre las moléculas y el volumen son despreciables.

A los gases en los cuales las fuerzas de cohesión de las moléculas y el volumen de estas no sean despreciables se les denomina gases reales.

Véase también

Fuente

  • Archivos del Instituto Politécnico Industrial "Cmdte. Ramón Paz Borroto"

Bibliografía

  1. Acevedo del Monte, R. Química Física Tomo I Editorial Pueblo y Educación. 1986.
  2. http://www.mitecnologico.com/Main/PotencialesTermodinamicos
  3. http://www.loreto.unican.es/Termodin/Termo99Cap10.pdf