Variables y ecuación de estado
Las variables
de estado son el conjunto de valores que adoptan ciertas
variables físicas y químicas y que nos permiten caracterizar el sistema. A las
variables de estado también se las llama funciones de estado.
No todos los sistemas termodinámicos tienen el mismo conjunto de variables de
estado. En el caso de los gases son:
·
presión
·
volumen
·
masa
·
temperatura
La ecuación
de estado de los gases ideales sigue la expresión:
P⋅V = n⋅R⋅T
Dónde:
p : Presión ( Pa )
también se suele usar ( atm ): 1 atm =
101325 Pa
V : Volumen ( m3 )
también se suele usar ( l o L ). 1 L =
1 dm3= 10-3m3
n : Número de moles. Se trata de
una unidad de masa. Un mol de una sustancia se compone del número de
Avogadro, NA = 6.023·1023 de
moléculas de esa sustancia, y su peso coincide con la masa molecular de
la sustancia expresada en gramos. La unidad de medida en el Sistema
Internacional para el número de moles es el mol ( mol )
R : Constante universal de los
gases ( R=8.31 J / mol·K) también se usa R =
0.083 atm·l / mol·K
T : Temperatura ( K ) también se suele usar ( ºC ). T = tC +
273.15K
.La mayoría de los gases reales, A TEMPERATURAS RELATIVAMENTE
ALTAS Y PRESIONES PEQUEÑAS PUEDEN CONSIDERARSE GASES IDEALES y por
tanto podemos aplicar esta expresión como su ecuación de estado en los
ejercicios de este tema.
VARIABLES INTENSIVAS Y EXTENSIVAS
1.- Intensivas: Son aquellas que no dependen del
tamaño del sistema. “NO DEPENDE DE LA CANTIDAD DE MATERIA”
Por ejemplo la presión, la temperatura, la concentración o la densidad.
2.- Extensivas: Son aquellas que dependen del tamaño
del sistema. “DEPENDE DE LA CANTIDAD TOTAL
MATERIA”. Por ejemplo el volumen, la
masa, número
de moles o la transferencia de calor.
CUANTAS VARIABLES NECESITAMOS PARA DESCRIBIR UN SISTEMA.
Se necesita un
numero limitados de variables porque las
variables termodinámicas están relacionadas entre sí, por ecuaciones
matemáticas que son las ecuaciones del sistema.
PV=nRT
PVT entonces el
sistema está definido
P cte isobárico
V cte isocorico
T cte isotérmico
Q= 0 Proceso adiabático sin transferencia de
calor.
FUNCIÓN DE ESTADO
En
termodinámica, una función de estado es una magnitud física macroscópica que
caracteriza el estado de un sistema en equilibrio, y que su valor depende del
estado concreto del sistema de un momento determinado y no del camino de las
trasformaciones que ha sufrido para llegar a ese estado.
Algunas variables o
funciones de estado de un sistema en equilibrio son:
¾ la energía interna
¾ la presión
¾ la temperatura
¾ el volumen
¾ la entalpía
¾ la entropía
¾ la densidad
¾ la polarización
¾ la energía libre de
Gibbs
Las funciones de
estado pueden expresarse matemáticamente como funciones de coordenadas
termodinámicas, tales como la temperatura y la presión; y sus valores se pueden
identificar por medio de puntos en una gráfica.
El trabajo y el
calor no son funciones de estado, dependen de la trayectoria, por lo que no
pueden identificarse como puntos en una gráfica, sino que se representan por
áreas.
En un sistema
cerrado los procesos que conducen a un mismo cambio de estado, siguiendo
trayectorias diferentes, en general requieren cantidades de calor y de trabajo,
pero que la diferencia Q – W es la misma para todos esos procesos.
Las funciones de
estado representan propiedades del sistema y siempre tienen un valor y el calor
o el trabajo sólo aparecen cuando se ocasionan cambios en el sistema durante el
tiempo que dure un proceso.
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