definiciones Basicas

 

1. DEFINICIONES BASICAS Y SIMPLIFICACIONES APLICADAS EN TERMODINAMICA

1.3. Las propiedades termodinámicas.

Son características que se pueden observar, medir o cuantificar en las sustancias o en los sistemas.
La cantidad y tipo de propiedades que se puedan establecer para un sistema dependen del tipo de observacion que se halla establecido para el analisis del sistema. Por ejemplo si el enfoque usado es el macroscopico se pueden establecer propiedades como temperatura(T), presión(P), energia(e), energía interna(u), y entalpia(h) y otras, que deningún modo serían establecidas utilizando el enfoque microscopico.
Para apropiar mejor esta definicion, a continuacion se hace detalle sobre dos aspectos primordiales de las propiedades.

1.3.1. Las propiedades termodinámicas y los sistemas de unidades.

Al considerar el enfoque macroscopico (termodinámica clasica) se habla de manifestaciones fisicas del conjunto o propiedades de una sustancia; y para medir o cuantificar estas de forma directa o indirecta, se han planteado patrones de medida llamados sistemas de unidades.
Los sistemas de unidades son grupos o conjuntos de unidades patron establecidas para medir o cuantificar propiedades fisicas, permitiendo expresarlas de forma facil y precisa. Podemos decir que son como lenguajes adoptados inicialmente por regiones, son completos y sus unidades por lo general van estructuradas en tres clases: Las basicas o fundamentales, las derivadas, y las suplementarias.

Las unidades básicas como su nombre lo indica son bien definidas y se consideran independientes desde el punto de vista dimensional, entre estas se encuentran las unidades de cantidad de materia, de masa, de tiempo, de longitud, de temperatura, de intensidad de corriente electrica, de intensidad luminosa y en algunos sistemas la de fuerza. Las unidades derivadas son aquellas generadas a partir de la combinación de las unidades basicas mediante relaciones algebraicas que generan una magnitud correspondiente; como las de superficie, volumen, velocidad, aceleracion, presión, energía, trabajo, potencia etc., y en algunos sistemas la de fuerza. Las unidades suplementarias son de escaso uso en termodinamica y debido a esto no se consideran para el desarrollo de este curso.

En el ambito de la ingenieria, y aplicados en particular a la termodinamica, se utilizan cuatro sistemas de unidades que son: El sistema ingles internacional, el sistema ingles de ingeniería, el sistema metrico decimal, y el sistema internacional.

Una diferencia que puede establecerse para estos sistemas es la magnitud de sus unidades (por ej. para sistemas ingles internacional y de ingeniería la unidad de longitud es el pie y para sistemas metrico decimal e internacional la unidad de longitud es el metro) de tal modo que es necesario utilizar factores de conversion al migrarse de un sistema a otro. Pero se presenta otra diferencia que es menos evidente pero fundamental, y radica en las unidades basicas y derivadas que cada uno de los sistemas utiliza; algunas unidades basicas de un sistema son unidades derivadas en el otro. Si se comparan los sistemas metrico e internacional las unidades basicas de masa, longitud y tiempo son las mismas, pero la fuerza en el sistema internacional es una unidad derivada (el Newton) y en el sistema metrico es una unidad basica (el Kilogramo fuerza). De igual modo al comparar los sistemas ingles internacional e ingles de ingeniería se observa que las unidades basicas de longitud y tiempo son las mismas, pero en el sistema ingles de ingeniería aparecen como unidades basicas la masa y fuerza (libra masa y libra fuerza respectivamente) y en el ingles internacional unicamente aparece la masa como unidad basica (puede ser la libra masa o el Slug).

La ilustración de los diferentes sistemas de unidades con las unidades basicas y derivadas de uso comun en termodinámica y con la convención que sera utilizada en este documento, se presenta en el anexo A.



1.3.2. Criterios de clasificacion de las propiedades.

Las propiedades se clasifican como extensivas o intensivas dependiendo de su comportamiento al variar la extensión o la masa del sistema.

Algunas propiedades se cuantifican para toda la cantidad de materia en el sistema, es decir para su extensión, como el volumen total que ocupa ("), como la energía que contiene internamente, inclusive la misma materia (mol) o su masa (m). Estas propiedades que cambian de valor al cambiar la extensión del sistema son denominadas extensivas, son aditivas, y permiten establecer relaciones matemicas simples.

Otras propiedades no dependen de la cantidad total de masa en el sistema ni cambian con el cambio en su extensión, pero si indican su repetibilidad en cada unidad de extension del sistema; en la mayoría de las ocasiones, indican la intensidad con que se presenta una propiedad extensiva. Estas son llamadas propiedades intensivas y entre ellas se tienen la presión(P), la temperatura(T) y todas las propiedades por unidad de masa (especificas) como el volumen específico(v). Debido a que estas propiedades intensivas son invariantes con la extensión del sistema, permiten establecer relaciones directas con el estado de las sustancias.

 



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