Sistemas Termodinámicos
En el siglo XVI físicos y químicos construyeron artefactos como la bomba del aire que hizo que estos investigadores e inventores como resultado se fijaran de la relación entre la presión y el volumen; y se creía que el aire viéndolo como sistema eran partículas inmóviles mas no como lo que era (sistema de partículas en movimiento), aplicación o concepto que apareció tiempo después cuando existió el termómetro ya que la temperatura pudo ser cuantificable y, mientras tanto surgió también la Ley de los Gases Ideales aún cuando ya se había experimentado y establecido el comportamiento del vapor en un sistema cerrado (Vapor dentro de un recipiente generando presión) y de allí el inicio del análisis específico de los Sistemas termodinámicos.
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La termodinámica
La termodinámica es una rama de la física que describe la energía y sus transformaciones. También como el estudio de transformaciones del calor y del trabajo en un SISTEMA TERMODINÁMICO; además estos sistemas conllevan a que las transformaciones sean el resultado de una serie de procesos termodinámicos que hacen cambios en la temperatura como en la energía general de los sistemas.
Termodinámica y sus Sistemas termodinámicos
Los Sistemas termodinámicos son implícitos al concepto de “La termodinámica” que es una ciencia que no resulta ajena a lo moderno, sin embargo, las definiciones de esta, ciertamente varían desde ser la termodinámica vista como “la ciencia de la energía” que se considera la parte tratante de las transformaciones de la energía y la relación entre propiedades de los sistemas.
Las propiedades son las partes o características que son realmente observables de un sistema y se define un sistema como la agrupación identificada de materia o elementos, además la termodinámica depende totalmente de la buena observación y que de manera experimental se realicen las mediciones, esto hizo la creación de las leyes de la termodinámica Contemplaremos sistema como el objeto de estudio con una cantidad variable de elementos específicos dentro de un conjunto de situaciones u objetos.
Sistema termodinámico
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En primer lugar se define un sistema termodinámico como la parte del universo que se extrae para realizar un análisis específico dentro de un límite específico real o imaginario además de tener, en esencia, la posibilidad de intercambiar energía respecto a su entorno debido a sus respectivos cambios internos, por consiguiente el problema a evaluar en el sistema termodinámico se sitúa en el análisis de la materia que se encuentra en los puntos o rangos o límites determinados, y estos a su vez son estáticos o variables
Dentro de los Sistemas Termodinámicos existen tres tipos principales, los sistemas cerrados, abiertos y aislados. Los Sistemas Abiertos son sistemas donde su funcionamiento o su interacción se presenta con el fluir de masa y energía en las fronteras de este, por esa razón puede llamarse volumen de control. Los Sistemas Cerrados permiten que la energía fluya con su entorno en el uso de sus fronteras, pero solo el uso de estas ya que no interactúa como tal la masa con el exterior y los Sistemas Aislados no presentan ningún tipo de interacción con su entorno por lo que se entiende que no hay nada que cruce sus fronteras.
Ejemplos:
Sistemas Termodinámicos Abiertos.
-Una olla de agua calentándose (energía es dada al sistema por el fuego),
-un motor a combustión (metimientos constante gracias a un combustible),
-Los saunas (se requiere agua y fuego para la producción del vapor y sea acumulada en una habitación cerrada,
-Un reactor (fisión controlada entre el uranio y otros elementos)
-El cuerpo humano (intercambio de energía con insumos)
Sistemas Termodinámicos Cerrados.
Un termómetro ciertamente su contenido no varía pero si reacciona por medio de calor en su frontera de contacto)
El sol, (no comparte materia con su exterior pero si energía)
Envase con comida caliente (cerrado sin que su contenido salga pero si transfiere su calor)
Las ollas a presión.
Y por ultimo tenemos los ejemplos de los Sistemas Termodinámicos Aislados
-Una caja fuerte (aislado su contenido de materia y energía externas)
-Los Iglúes (no ingresa calor pero tampoco sale), Los trajes de neopreno (protección de intercambio de calor entre cuerpo y agua)
-Los alimentos enlatados (sellados para que no se trasfiera ni materia ni energía; por lo menos temporalmente)
-Los termos (que de igual manera no ingresa ni egresa energía ni materia)
El Universo (Ya que nada sale ni entra a el).
Los sistemas termodinámicos son indispensables para poder realizar un análisis termodinámico, sin determinar de qué tipo de sistema se trata no es posible realizar análisis termodinámicos significativos o específicos de algún problema o la necesidad de una información que requiera establecerse, por consiguiente debe también analizarse cuáles son las fronteras del sistema y las interacción que se puedan presentar del sistema en relación a su entorno (La definición del sistema termodinámico debe ser necesariamente explicito).
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Los tres tipos de Sistemas Termodinámicos
se pueden subdividir en dos categorías como lo son el sistema termodinámico simple y el y el sistema termodinámico compuesto, el sistema simple está determinado por un límite específico pero no existen más muros y el sistema compuesto tiene más de un muro pero también está determinado por un límite; también los Sistemas Termodinámicos son homogéneos y heterogéneos, donde se comportan igual en todo lugar y cuando su comportamiento varía; respectivamente.
El equilibrio termodinámico hace parte integral de estos sistemas mencionados, este es un estado en donde como su nombre lo indica es el equilibro del sistema de manera térmica y mecánica; la determinación de este estado se encuentra bajo variables que son intensivas, que no dependen del tamaño que tenga del sistema a analizar (Presión y Temperatura hacen parte de lo mencionado); y las variables extensivas si son las que dependen del tamaño del sistema (El Volumen).
Cabe destacar que, dentro de los Sistemas Termodinámicos, se presentan implícitamente análisis en Energías (Internas, Externas, Calórica, Térmica) y las aplicaciones de las cuatro leyes a estos sistemas.
Autor: Manuel Alejandro Rozo Amado.
Editor: Carlos Iván Pinzón Romero.
Código: UCPS-2
Universidad: Universidad Central
Fuentes
Holman, J. P. Libro “Termodinámica Segunda Edición"
Lynn D. A., Russell G. A. TERMODINAMICA CLASICA
Planas, O. (2017). Sistema termodinámico, tipos de sistemas y definición. Energía Solar. https://solar-energia.net/termodinamica/sistema-termodinamico
Grupo SM Chile. (14 feb 2012). Sistemas termodinámicos. [Video] https://youtu.be/Bvfn6eUhUAc
Planas, O. (2018). Historia de la termodinámica, línea del tiempo y origen. https://solar-energia.net/termodinamica/historia-de-la-termodinamica
Equipo editorial, Etecé. (2022). Sistema abierto, cerrado y aislado. https://www.ejemplos.co/30-ejemplos-de-sistema-abierto-cerrado-y-aislado/
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corinto,(s/f), 1.1.- Definiciones Básicas | Química general. [Imagen] http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/11-definiciones-basicas.html
