9.1.- FUNDAMENTOS Y CONCEPTOS BÁSICOS DE TERMODINÁMICA

La termodinámica es una rama de la física que se encuadra en la ciencia fenomenológica que estudia sistemas reales, sin modelizar y sigue un método experimental. En consecuencia, se definen experimentalmente mediante aproximaciones y medición de variables.

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Macroscópicamente, los sistemas termodinámicos se definen mediante variables. Se pueden medir un gran número de variables termodinámicas, pero sólo se necesita un número para determinar el sistema inequívocamente, las funciones de estado. La presión, volumen, temperatura, entropía y entalpía son algunas de las variables de estado más importantes.

Con la modificación de las variables termodinámicas tienen lugar cambios de estados de agregación de la materia. Los estados de agregación fundamentales son sólido, líquido y gas y para cada elemento o compuesto existen determinadas condiciones de presión y temperatura a las que se producen los cambios de estado.

Se ha introducido un concepto de modelo ideal de gas para simplificar los sistemas termodinámicos reales y los cambios de estado que se producen. Se definen mediante la ecuación de los gases ideales. De la misma forma aproximamos a líquido ideal incompresible.

En un sistema cerrado con líquido, existe un equilibrio termodinámico entre el líquido y su fase vapor. La evolución de la presión y temperatura del sistema en equilibrio definen la curva de presión del vapor y el estado existente se denomina estado de saturación. A partir dicha evolución, se representa el diagrama temperatura-presión.

El estudio de estos conceptos es de gran importancia en la práctica, fundamentalmente aplicado al agua. Por ejemplo, la especificación de niveles de humedad, contracción y dilatación de materia ideal es luego aplicada en máquinas térmicas reales, como turbinas, toberas o motoresdevapor, para la evaluación de regímenes de funcionamiento.

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