next up previous contents
Next: El concepto del Equilibrio Up: Definiciones e ideas fundamentales Previous: El concepto de Sistema   Contents

El concepto de Estado

La condición o existencia de un sistema termodinámico en un punto particular y en un determinado instante de tiempo se describe por un conjunto interrelacionado de cantidades suscepetibles de ser medidas llamadas propiedades termodinámicas. Nos referimos a la condición descrita por dichas propiedades como Estado.

Un punto importante que requiere ser resaltado es que no todas las cantidades (valores numéricos) que el ingeniero, el físico o alguien más, puede calcular o medir en conexión con cierto sistema son propiedades termodinámicas. Las propiedades termodinámicas son sólo aquellas cantidades cuyos valores numéricos no dependen de la historia del sistema, es decir, son independientes de la ruta seguida entre dos diferentes estados. Las cantidades como presión y temperatura son propiedades termodinámicas ya que sus valores dependen estrictamente de la condición instantánea durante la cual son medidos. Como ejemplo de cantidades que NO son propiedades termodinámicas son trabajo, calor, transferencia de masa, transferencia de entropía, generación de entropía, pérdida de trabajo disponible, pérdida de exergía y muchas otras.

Las propiedades termodinámicas cuyos valores dependen del tamaño del sistema son llamadas propiedades extensivas (v.g. volumen, entropía, energía interna). Las propiedades denominadas propiedades intensivas son aquellas que no dependen del tamaño del sistema (v. g. presión, temperatura).

Es claro entonces que las propiedades extensivas son aditivas, así, si el sistema se divide en un número de subsistemas, el valor de la propiedad para el sistema entero es igual a la suma de los valores de los subsistemas. El volumen es pues una propiedad extensiva.

Por otro lado las propiedades intensivas no dependen de la cantidad presente de materia y éstas no pueden ser obtenidas como la suma de todos los subsistemas, como es el caso de la temperatura.

La colección de todas las propiedades intensivas de un sistema constituye un Estado Intensivo

Una cierta Fase de un sistema es la colección de todas las partes del sistema que tienen el mismo estado intensivo y los mismos valores por unidad de masa de las propiedades extensivas. Por ejemplo, el punto triple del agua donde coexisten tres estados de agregación molecular, liquido sólido y gas (agua, hielo y vapor) presenta la misma fase, por que sus propiedades por unidad de masa son las mismas para los tres estados de agregación molecular. En el caso de un sistema bifásico, trifásico, o multifásico es posible asociar a cada estado de agregación molecular las propiedades intesivas que lo describen. Como ejemplo la mezcla vapor, vapor-agua, y agua de un generador de vapor es un sistema multifásico donde a cada estado de agregación molecular le corresponde una fase.

Las propiedades específicas son propiedades extensivas por unidad de masa y comúnmente se denotan por letras minúsculas. Por ejemplo el volumen específico $ v$ es:

$\displaystyle v=\frac{V}{m}%
$ (1)

donde $ V$ es el volumen y $ m$ es la masa del sistema.

De esta manera la propiedades específicas son intensivas porque no dependen del tamaño del sistema.

Las propiedades de un sistema simple son uniformes en todas partes. Sin embargo, las propiedades de un sistema pueden variar de un punto a otro punto. Generalmente podemos analizar un sistema subdividiéndolo (ya sea conceptual o en la práctica) en un número de sistemas simples en los cuales las propiedades se asumen como uniformes.

Es muy importante observar que las propiedades termodinámicas describen un estado solamente cuando el sistema está en equilibrio. Sin embargo cualquier sistema que muestre un conjunto de variables identificables tiene un estado termodinámico, ya sea que esté o no en equilibrio [1] y [3].


next up previous contents
Next: El concepto del Equilibrio Up: Definiciones e ideas fundamentales Previous: El concepto de Sistema   Contents
Oscar Jaramillo 2007-05-03