03 Sistemas Termodinámicos

Summary

En este video, se exploran los conceptos fundamentales de los sistemas termodinámicos. Se definen distintos tipos de sistemas, como aislados, cerrados y abiertos, y se explica cómo las fronteras del sistema pueden ser fijas o móviles. Además, se abordan las propiedades de los sistemas, diferenciando entre propiedades extensivas e intensivas, y cómo se calculan las propiedades específicas. Se profundiza en la densidad, el peso específico y su relación con la temperatura y presión, con ejemplos prácticos de fluidos y gases. Todo esto se presenta de manera accesible, ideal para la resolución de ejercicios prácticos y para el entendimiento teórico.

Takeaways

• 😀 Un sistema termodinámico es una región del espacio o una cantidad de materia seleccionada para análisis.
• 😀 Los sistemas pueden ser aislados, cerrados o abiertos, dependiendo del intercambio de masa y energía.
• 😀 Un sistema cerrado tiene masa constante, mientras que un sistema abierto permite intercambio de masa y energía.
• 😀 La frontera del sistema puede ser fija, como en un tanque de agua, o móvil, como en un pistón.
• 😀 Las propiedades de un sistema incluyen la presión, temperatura, volumen y masa, y se dividen en extensivas e intensivas.
• 😀 Las propiedades extensivas dependen de la cantidad de materia, mientras que las intensivas son independientes de ella.
• 😀 La densidad es una propiedad importante que depende de la temperatura y la presión del sistema.
• 😀 La densidad relativa compara la densidad de una sustancia con la del agua, y determina si un material flotará o se hundirá.
• 😀 El continuo ideal de un sistema solo es válido cuando el sistema es mucho mayor que el espacio entre sus moléculas.
• 😀 El peso específico de una sustancia es su peso por unidad de volumen y depende de la densidad y la gravedad.
• 😀 Para realizar cálculos de volumen y cantidad de moléculas, se utiliza el concepto de mol y las constantes como el número de Avogadro.

Q & A

¿Qué es un sistema termodinámico?

Un sistema termodinámico es una cantidad de materia o una región en el espacio seleccionada para un análisis determinado. Dependiendo de las condiciones, puede ser un sistema aislado, cerrado o abierto.

¿Cuál es la diferencia entre un sistema cerrado y un sistema abierto?

En un sistema cerrado, solo se intercambia energía con los alrededores, pero no masa. En un sistema abierto, tanto masa como energía pueden intercambiarse con los alrededores, como en el caso de las turbinas de los aviones o los radiadores.

¿Qué son las propiedades extensivas e intensivas?

Las propiedades extensivas dependen de la cantidad de materia presente en el sistema, como el volumen o la masa. Las propiedades intensivas no dependen de la cantidad de materia, como la temperatura o la densidad.

¿Qué es una propiedad específica?

Una propiedad específica se obtiene al dividir una propiedad extensiva entre la masa del sistema, como la energía específica (energía por unidad de masa) o el volumen específico (volumen por unidad de masa).

¿Qué es el concepto de continuo en un sistema?

El continuo se refiere a la idealización de un sistema, donde se supone que las propiedades son homogéneas en todos los puntos del sistema. Sin embargo, a nivel microscópico, las propiedades pueden variar debido al movimiento caótico de las moléculas.

¿Cómo afecta la temperatura a la densidad de un material?

La densidad de un material generalmente disminuye cuando la temperatura aumenta. Esto se debe a la expansión térmica, como se observa con el agua, que a 75 grados Celsius tiene una densidad menor que a 20 grados Celsius.

¿Cómo varía la densidad de un material bajo presión?

La densidad de un material aumenta ligeramente con un aumento en la presión. En el caso del agua, por ejemplo, un aumento en la presión de una atmósfera a 100 atmósferas provoca solo un cambio pequeño en la densidad.

¿Qué es el peso específico y cómo se calcula?

El peso específico es el peso de un volumen unitario de una sustancia. Se calcula multiplicando la densidad de la sustancia por la aceleración debido a la gravedad. Sus unidades son Newtons por metro cúbico (N/m³).

¿Qué factores afectan la densidad de los líquidos como el agua?

La densidad de los líquidos, como el agua, está influenciada principalmente por la temperatura y, en menor medida, por la presión. Un cambio en la temperatura tiene un efecto más significativo que un cambio en la presión.

¿Por qué un kilo de plomo ocupa menos espacio que un kilo de plumas?

Un kilo de plomo ocupa menos espacio porque es más denso que un kilo de plumas. La densidad de un material determina su volumen para una cantidad de masa dada: el plomo tiene una mayor densidad, por lo tanto ocupa menos espacio.