Equilibrio termodinámico
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Equilibrio termodinámico. Sistema que se halla en equilibrio mecánico si la resultante de las fuerzas que actúan sobre él es nula. Se halla en equilibrio térmico si todas las partes o cuerpos que lo forman están a la misma temperatura, y se halla en equilibrio químico si en su interior no se produce ninguna reacción química. De un sistema que está en equilibrio mecánico, térmico y químico se dice que está en equilibrio termodinámico. Esta definición implica que si un sistema no se halla en equilibrio termodinámico tenderá de modo espontáneo y con independencia de cualquier acción extema hacia un estado en que este equilibrio sea satisfecho.
De un sistema en equilibrio termodinámico en el que todas las partes, dentro de determinados límites de subdivisión, tienen las mismas propiedades se dice que es un sistema homogéneo, o que está constituido por una sola fase. En otros casos el sistema está constituido por varias fases, cada una de las cuales por sí misma es homogénea, pero difiere de las demás en al menos una característica {sistema heterogéneo).
Ecuación de estado
Si un sistema homogéneo se halla en equilibrio, sus coordenadas termodinámicas pueden considerarse constantes en cada uno de sus puntos, por lo que sus valores definen el estado físico del mismo.
Son muchas las magnitudes que pueden tomarse como coordenadas termodinámicas de un sistema: la masa y la composición química de cada una de sus partes, los volúmenes, las presiones, las tensiones superficiales, la viscosidad, las constantes dieléctricas, etc. Sin embargo, basta con muy pocas magnitudes para definir de forma unívoca el estado físico de un sistema, ya que las demás pueden expresarse a partir de las magnitudes elegidas. Por ejemplo, en el caso de un fluido homogéneo no sujeto a campos eléctricos o magnéticos, una, vez conocidas su masa y su naturaleza química, bastan el volumen y la presión, o una de éstas y la temperatura.
La relación entre la presión, el volumen y la temperatura se llama ecuación de estado del fluido y puede expresarse en forma matemática, aunque no siempre la relación es simple.
Para los gases ideales esta ecuación es P-V = n-R-T, donde P es la presión, V el volumen, n el número de moles, T la temperatura absoluta y R una constante cuyo valor depende de las unidades en que se midan las demás magnitudes (en el Sistema Internacional es R = 8,31 julios/mol-K).
Para los fluidos reales hay que recurrir a fórmulas aproximadas, siendo la más utilizada, en el caso de los gases y vapores, la ecuación de Van der Waals.
Fuentes
- Colectivo de autores, 2001: Física onceno grado. La Habana.
- Equilibrio termodinámico. Consultado: 7 de enero de 2013.
