bien hemos visto ya en el primer apartado de termoquímica El concepto de sistema termodinámico y qué tipos de sistemas termodinámicos tenemos ahora bien una vez que hemos definido dicho sistema Qué necesitamos conocer para definirlo por completo Pues necesitamos conocer una serie de variables que nos van a dar el estado del sistema a nivel macroscópico y que reciben el nombre de variables termodinámicas por ejemplo imaginemos que nosotros tenemos un sistema que es gas hidrógeno contenido dentro de un recipiente de 22,4 l nos da la composición química que es necesario saberla y esta serie de variables tenemos
n igual que es el número de moles 1 mol la masa 2 G porque tenemos 1 mol de hidrógeno diatómico el volumen 22,4 l la presión Una atmósfera la temperatura 0 grc y la densidad que será masa partido volumen se puede calcular como 2 G par 22,4 l nos dará 0,089 G paro litro bien pues tenemos este sistema termodinámico y todos estos valores que tenemos aquí son variables termodinámicas que lo definen por completo nuestro sistema está totalmente definido bien hay dos tipos de variables termodinámicas Por una parte tenemos las variables llamadas extensivas y por otra
las variables intensivas las variables termodinámicas extensivas son aquellas que dependen de la cantidad total de materia que tengamos mientras que las variables intensivas son las que no dependen de la cantidad total de materia vamos a escribirlo esto de forma esquemática para que quede más claro tenemos por una parte las variables extensivas que dependen de la cantidad de materia son algunas Como por ejemplo el volumen la masa el número de moles o la transferencia de calor y las variables intensivas que no dependen de la cantidad total de materia intensivas no dependen de la cantidad total de
materia son algunas como pueden ser la densidad la presión o la temperatura bien vemos aquí una clasificación de variables e intensivas pero cabe preguntarse Bueno muy bien Hay dos tipos de variables termodinámicas pero cómo distingo yo qué variable es extensiva y qué variable es intensiva Pues hay una forma sencilla de distinguirlo que es nuestro sistema y dividirlo por dos vamos a ahora la mitad del sistema que tenemos aquí dibujado y veremos si las variables se reducen a la mitad también o si permanecen constantes si permanecen constantes significará que no dependen de la cantidad de masa
y por tanto vamos a tener variables intensivas mientras que si al dividir el sistema por dos cambian vamos a tener variables extensivas porque significa que sí dependen de la cantidad total de materia así pues vamos a ahora un sistema que sea la mitad de este vamos a considerar esta parte de aquí [Música] en este caso si cogemos la mitad del sistema el número de moles ya no será un mol Será 0,5 moles porque al la mitad del sistema estoy únicamente cogiendo la mitad de las moléculas de hidrógeno por tanto como ha cambiado significa que sí
depende de la cantidad de materia total porque ha cambiado al la mitad del sistema y por por tanto es una variable de tipo extensiva en efecto Ya hemos dicho que el número de moles es una variable de tipo extensivo vamos al siguiente la masa si nosotros cogemos la mitad del sistema qué masa de hidrógeno tendremos Bueno pues no tendremos 2 gramos vamos a tener solo 1 gr H porque estamos cogiendo solo medio mol que pesará 1 gr la mitad del sistema como ha variado ha cambiado el valor significa que depende de la cantidad de materia
total del sistema Y entonces es una variable también extensiva también lo hemos indicado la masa es extensiva el volumen el volumen cuando yo cojo la mitad del sistema ya no es 22,4 l es la mitad es 112 l nuevamente ha cambiado por tanto es [Música] extensiva vamos a la presión la presión no cambia porque tenemos hemos reducido el volumen del sistema Pero también hemos reducido el número de moles totales por tanto en esta porción del recipiente la presión se mantiene porque tenemos una misma cantidad de moles y un mismo una misma relación entre los moles
y el volumen ya que tanto los moles como el volumen se han dividido a la mitad Esto hace que la presión total de esa porción del sistema de ese medio sistema se mantenga Seguiremos teniendo una presión de una ATM por tanto como al considerar medio sistema la presión No av variado no es extensiva es intensiva independiente de la masa total o de la cantidad total de materia bien Vamos a la temperatura Cuál será la temperatura pues si yo tengo una un recipiente a 0 gr y considero solo la mitad del recipiente esa mitad del recipiente
tiene que estar a la misma temperatura que la totalidad es decir tiene que seguir estando a 0 grc 0 grc si todo esto está a 0 gr Esto está a 0 gr y esto también todas las zonas están a una temperatura homogénea de 0 gr Por tanto la temperatura no va a depender de la cantidad total de materia y será una variable de tipo [Música] intensiva por último vamos a ver la densidad la densidad podemos calcularla nuevamente como masa partido volumen la masa que tenemos ahora 1 G el nuevo volumen 11,2 l esto da una
densidad de 0,089 G parido por litro por tanto seguimos teniendo la misma densidad al considerar la mitad del sistema el valor de la densidad no ha variado y esto implica que también es una variable de tipo intensivo de acuerdo Entonces esta Va a ser una forma de poder determinar De qué tipo es cada una de las variables que definen un sistema bien hemos visto por tanto este tipo de variables pero cuántas variables necesitamos para describir completamente un sistema necesitamos tantas para describir mi sistema yo necesitaba número de moles masa volumen presión temperatura pues no normalmente
el número de variables termodinámicas que necesitamos para describir un sistema por completo está limitado se necesita un número limitado de variables Por qué Pues porque las variables termodinámicas están relacionadas entre sí por ecuaciones matemáticas que son las ecuaciones de estado de mi sistema Por ejemplo vamos a definirlo con un ejemplo para que quede más claro imaginemos la ley de los gases ideales o la ecuación de clapon p por V igual a n por r y por t si observamos esta ecuación lo que nos está dando es una relación matemática entre diferentes variables como presión número
de moles volumen o temperatura Y entonces si nosotros conocemos r es una constante Entonces ya se conoce Si nosotros conocemos la presión y el volumen del sistema y la temperatura este sistema quedará perfectamente definido Por qué Porque el número de moles se podrá calcular en base a esos parámetros en base a la presión el volumen y la temperatura aparte de la composición en este caso hidrógeno que debemos saberla bien entonces debemos bueno debemos saberla no para el número de moles pero sí debemos saber la composición por ejemplo para la masa que depende de la composición
y también para la densidad si nosotros conocemos la presión el volumen y la temperatura de nuestro sistema el sistema queda perfectamente definido el sistema queda totalmente definido otros parámetros como el número de moles n la masa y la densidad conociendo la composición del sistema para conocer la masa cular van a quedar van a ser calculados o calculables por ecuación por una ecuación que será la ecuación de estado bien Por tanto las se necesita un número limitado de variables para describir un sistema por completo y de hecho a menudo lo que se hace para estudiar un
sistema termodinámico de una forma más sencilla a nivel experimental es mantener o fijar una variable mientras que las otras permanecen cambiantes es decir nosotros cogemos una de las variables imaginemos que decimos pues vamos a mantener la temperatura fija a 25 grc y hago diferentes procesos cambio la presión cambio el volumen pero la temperatura no lo cambio nunca únicamente cambio los demás parámetros o las demás variables termodinámicas y mantengo la temperatura como un valor numérico de 25 grc esto es muy habitual y Estos tipos de procesos se clasifican o se les da nombre en función de
Cuál es la variable que mantenemos constante Así vamos a tener esencialmente cuatro tipos de procesos en los que se ha fijado una variable si nosotros tenemos un proceso en el que la presión es constante mantenemos siempre la misma presión durante todo el proceso tenemos un proceso de tipo isobárico si lo que mantenemos constante es el volumen Entonces tenemos un proceso que recibe el nombre de isocoro si mantenemos constante la temperatura como en el ejemplo que hemos indicado Entonces tenemos un proceso isotermo o isotérmico recordemos que el prefijo ISO significa constante o igual y si lo
que hacemos Es un proceso en el que no hay transferencia de calor entre el sistema y el entorno lo cual quiere decir que q es igual a 0 a este tipo de proceso se le denomina proceso adiabático sin transferencia de calor bien son diferentes procesos que tenemos para estudiar sistema termodinámico manteniendo variables constantes bien por último y no menos importante que estas variables termodinámicas debemos indicar que algunas de dichas variables son lo que se conoce como funciones de estado Qué significa que sean funciones de estado Pues que su valor únicamente depende del Estado concreto del
sistema en un momento determinado y no del camino o de las transformaciones que haya sufrido para llegar a ese estado vamos a explicarlo mejor con un ejemplo para que quede más claro imaginemos que nosotros tenemos un sistema que inicialmente se [Música] halla a una temperatura de 20 gr c esto sería el estado inicial de nuestro sistema sufre una transformación y como consecuencia de dicha transformación pasa a tener ahora una temperatura de 60 gr c y a estar en un estado que llamaremos estado final bueno la temperatura del estado final de 60 grc va a ser
la misma independientemente de cómo se haya llegado a ese a esa temperatura es decir puede ser que nosotros hayamos pasado por un estado intermedio de 80 grc hemos calentado hasta 80 grc y después hemos enfriado hasta 60 gr pero también puede ser que hayamos calentado hasta 45 grc y de 45 grc hayamos seguido calentando para llegar a 60 bien la temperatura del estado final seguirá siendo 60 independientemente de cómo hayamos realizado la transformación eso es lo que significa ser una función de estado que es independiente del camino únicamente depende del estado en ese momento concreto
otra forma de decirlo es que las variaciones que sufren las variables termodinámicas que son funciones de estado solo dependen del Estado inicial y final Por ejemplo si ahora nosotros queremos ver la variación de temperatura que se ha sufrido en este sistema desde el estado inicial al estado final es decir queremos calcular el incremento o variación de temperatura Delta de T será la temperatura del estado final menos la temperatura del Estado inicial el estado final tiene una temperatura de 60 grc menos el estado inicial tiene una temperatura de 20 grc es decir que nuestra variación de
temperatura ha sido de 40 grc independientemente de si la transformación ha sucedido de esta forma o de esta otra únicamente depende del estado final y del Estado inicial es una función de estado bien otras funciones de estado que ya conocemos son también el volumen y la presión son la temperatura el volumen la presión pero también van a aparecer unos nuevos conceptos en este tema en el tema de termoquímica que vamos a tratar en profundidad y que también son funciones de estado como pueden ser la energía interna representada por una u la entalpía representada por una
H la entropía representada por una s y la energía libre representada por una G de acuerdo estas también son funciones de estado y vamos a ver cada una de ellas en profundidad son la energía la energía interna la entalpía la entropía y la energía libre y
