Termodinámica: qué es, sistemas y principios

Sistemas abiertos

Son aquellos que intercambian tanto energía como materia con el entorno.Un ejemplo sería una olla con agua hirviendo sin tapa. El calor del fuego (energía) entra en el sistema, mientras que el vapor (materia) escapa al aire. Los sistemas abiertos son comunes en la naturaleza, como un río que recibe agua de afluentes y cede energía al medio ambiente.

Sistemas cerrados

Fronteras de los sistemas termodinámicos

Los sistemas termodinámicos están delimitados por fronteras, que pueden ser reales, como las paredes de un recipiente, o imaginarias, cuando delimitamos una región del espacio para su análisis.

Estas fronteras también determinan cómo interactúa el sistema con su entorno:

• Fronteras adiabáticas: no permiten el intercambio de calor.

• Fronteras diatérmicas: permiten el flujo de calor entre el sistema y el exterior.

Propiedades para describir un sistema

Para comprender y describir un sistema termodinámico, medimos propiedades macroscópicas que definen su estado en un momento dado:

• Presión: la fuerza ejercida por las partículas del sistema sobre las paredes del recipiente o las fronteras.

• Volumen: el espacio ocupado por el sistema.

• Temperatura: un indicador de la energía cinética promedio de las partículas dentro del sistema.

• Energía interna: la suma de todas las energías (cinética y potencial) de las partículas del sistema.

Por ejemplo, si consideramos una olla a presión, podemos analizar cómo el aumento de la temperatura afecta la presión interna o cómo los límites del recipiente determinan el intercambio de energía con el entorno.