Propiedades y variables de un sistema

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Propiedades y variables de un sistema

Mensaje  LUIS el Lun Ago 03, 2009 6:00 pm

LOS SISTEMAS SE CLASIFICAN EN
Sistemas Abiertos: son los sistemas más comúnes. Este tipo de sistema tiene intercambio de materia y energía con el exterior. Un ejemplo: automóvil (entra combustible, aceite, aire. Salen gases de escape, desechos, se produce energía).
Sistemas Cerrados: En este sistema solo hay intercambio energético con el exterior. No hay intercambio de masa. A su vez se pueden dividir en:
Sistemas No Aislados: Solo intercambio energético con el exterior. Ejemplo: el equipo de frío de un refrigerador doméstico. El fluido de trabajo circula en circuito cerrado y solo hay intercambios de calor o energía eléctrica con el exterior. Otro sistema que (en la práctica) se puede considerar como sistema cerrado no aislado es la Tierra.
Sistemas Aislados: No hay intercambio ni de masa ni de energía con el exterior. En la práctica estos sistemas son una abstracción cómoda para analizar situaciones.
Los sistemas reales los modelaremos para su estudio. Esto implica definir las propiedades y variables de estado relevantes y estudiar su interrelación. Esto lo profundizaremos en los próximos párrafos.

PROPIEDADES DE SISTEMAS:
Los sistemas se caracterizan por tener una serie de propiedades. Estas se clasifican en:
Propiedades Extensivas: Son aquellas propiedades que dependen de la masa total del sistema. Por ejemplo, la masa es una propiedad extensiva, como también lo es la cantidad total de energía cinética que tiene, o el momento de inercia. etc.
Propiedades Intensivas: Son aquellas que varían de punto a punto del sistema o bien no dependen de la masa total. Por ejemplo, la temperatura es una propiedad intensiva.
Algunas de estas propiedades son variables y otras no lo son.

ESTADO Y ECUACION DE ESTADO:
El estado de un sistema queda definido por el conjunto de valores que adquieren aquellas propiedades de sistema que pueden variar. Por ejemplo, el estado de un automóvil queda definido (entre otras variables) por su posición geográfica, velocidad (y dirección), aceleración, potencia que está desarrollando el motor, cantidad de combustible en el estanque, masa total (incluyendo ocupantes y carga), marcha (cambio) que está desarrollando, etc., etc.
Para un sistema complejo como el anterior, existirá una gran cantidad de variables de estado. Por otro lado sistemas simples tendrán mucho menos variables de estado.
La relación funcional que liga las variables de estado se llama ecuación de estado.
Es decir: E = f(x1, x2, x3......xn)
Esta relación puede ser explícita o implícita y expresable en forma matemática o no.
Un principio fundamental de la termodinámica establece que para sistemas simples y puros, solo pueden haber 2 variables de estado independientes. Cualquier otra variable de estado será dependiente. Aclaremos lo que entendemos por sustancias simples y puras.
Se dice que una sustancia es simple cuando toda ella está en la misma fase (sólida, líquida o gaseosa) y además es homogénea en cuanto a constitución física.
Una sustancia es pura si toda ella está constituida por la misma especie de materia.
Por ejemplo el aire es simple pero no es puro. En efecto, el aire es una mezcla de diversos gases (aproximadamente 78% N2, 21% O2, 0,9% Ar, 0,03% CO2 y trazas de otros gases, además de vapor de agua). Una mezcla de agua y hielo es pura, pero no simple, pues si bien está toda constituida por la especie H2O, esta está presente en dos fases.
Si bien existen muchas ecuaciones que pueden describir el comportamiento de sustancias reales, a lo largo del curso trabajaremos con la ecuación de estado de gases perfectos y con diagramas y Tablas para otras sustancias reales.

ECUACIÓN DE ESTADO DE GASES PERFECTOS:
En las partes más avanzadas del curso usaremos las propiedades reales de diferentes sustancias. Pero para efectos de esta etapa, trabajaremos a menudo con la ecuación de estado de gases perfectos. Las hipótesis básicas para modelar el comportamiento de un gas perfecto son:
El gas está compuesto por una cantidad muy grande de moléculas. Estas tienen energía cinética.
No existe fuerzas de atracción entre moléculas. Esto implica que están relativamente distantes unas de otras.
Los choques entre moléculas, así como las de las moléculas con las paredes del recipiente que las contiene son perfectamente elásticos.
De las hipótesis recién señaladas, la básica es que no hay fuerzas de atracción entre moléculas. Se trata por lo tanto de una sustancia simple y pura. La forma normal de la ecuación de estado de un gas perfecto es:
p•v = R•T con R = 8,314 [J/(mol•K)]
FUENTE
http://www.cec.uchile.cl/~roroman/cap_02/cap_02.htm

LUIS

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