CONCEPTOS BÁSICOS DE TERMODINÁMICA
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A continuación se analizan estos enfoques (de una manera comparativa): Núm. de sistema
Enfoque macroscópico
Enfoque microscópico
1.
En este enfoque se considera una cierta cantidad de material sin tomar en cuenta los eventos que ocurren a nivel molecular. En otras palabras, este enfoque para la termodinámica tiene que ver con el comportamiento bruto o global. A esto se le conoce como termodinámica clásica.
En este enfoque se considera que el sistema se compone de una cantidad muy grande de partículas discretas conocidas como moléculas. Estas moléculas tienen velocidades y energías diferentes. Los valores de estas energías cambian constantemente con el tiempo. Este enfoque para la termodinámica, tiene que ver directamente con la estructura de la materia, se conoce como termodinámica estadística.
2.
El análisis del sistema macroscópico requiere fórmulas matemáticas simples.
El comportamiento del sistema se determina empleando métodos estadísticos, ya que la cantidad de moléculas es muy grande. Por lo que se requieren métodos estadísticos y matemáticos avanzadas para explicar los cambios en el sistema.
3.
Los valores de las propiedades del sistema son sus valores promedio. Por ejemplo, considere una muestra de un gas en un recipiente cerrado. La presión del gas es el valor promedio de la presión ejercida por millones de moléculas individuales. De manera similar, la temperatura de este gas es el valor promedio de las energías cinéticas traslacionales de millones de moléculas individuales. Estas propiedades, como la presión y la temperatura, se pueden medir muy fácilmente. Los cambios en las propiedades se pueden percibir por nuestros sentidos.
Las propiedades, como velocidad, cantidad de movimiento, impulso, energía cinética, fuerza de impacto, etcétera, que describen la molécula no se pueden medir fácilmente con instrumentos. Nuestros sentidos no pueden sentirlas.
4.
Para describir un sistema sólo se requieren algunas propiedades.
Se necesita una cantidad grande de variables para describir un sistema. Por lo que el enfoque es complicado.
NOTA
2.5.
Si bien el enfoque macroscópico parece ser diferente del microscópico, existe una relación entre ellos. De aquí que, cuando se aplican los dos métodos a un sistema particular, dan los mismos resultados.
SUSTANCIA PURA
Una sustancia pura es la que tiene una composición química homogénea e invariable aunque haya un cambio de fase. En otras palabras, es un sistema que es (a) de composición homogénea y (b) de agregación química homogénea. Ejemplos: líquido, agua, mezcla de agua líquida y vapor, mezcla de hielo y agua. La mezcla de aire liquido y aire gaseoso no es una sustancia pura. 2.6.
EQUILIBRIO TERMODINÁMICO
Un sistema está en equilibrio termodinámico si la temperatura y la presión en todos los puntos son iguales; no debe haber gradiente de velocidad; el equilibrio térmico también es necesario. Los sistemas ante equilibrio de temperatura y presión, pero no ante equilibro químico, en ocasiones se dice que están en condiciones de equilibrio metaestable. Sólo ante condiciones de equilibrio termodinámico es que las propiedades de un sistema pueden ser fijas. Así pues, para lograr un estado de equilibrio termodinámico, se deben alcanzar los tres tipos de estados de equilibrio siguientes: