LAS FUNCIONES DE ESTADO

Introducción Como bien hemos estudiado anteriormente, la termodinámica es

parte de la rama de la física, ésta estudia los intercambios de calor y de trabajo que se producen entre un sistema y su entorno, y que origina variaciones en la energía interna del mismo. Además se encarga de analizar los efectos que poseen a nivel macroscópico las modificaciones de temperatura, presión, densidad, masa y volumen en los sistemas.La base sobre la cual se ciernen todos los estudios de la termodinámica es la circulación de la energía y como ésta es capaz de infundir movimiento.

Ya que hemos recordado un dato relevante sobre la termodinámica, a continuación daremos a conocer las funciones de estado, que son parte fundamental de ésta, por consiguiente presentaremos información importante y necesaria para mejorar tu aprendizaje sobre esta materia. Te invitamos a escuchar y leer con atención cada detalle sobre las funciones de estado.

¿Qué es una función de estado? Una función o variable de estado es una magnitud

física macroscópica que caracteriza el estado de un sistema en equilibrio, en donde sólo depende del estado inicial y del estado final y no depende de la forma en que el sistema llegó a dicho estado o de como ocurrió el proceso.

Dado un sistema termodinámico en equilibrio puede escogerse un número finito de variables de estado, tal que sus valores determinan explícitamente el estado del sistema.

Existen también otras funciones que si dependen de cómo se realice el proceso, pero estas no son termodinámicas.

¿Cuáles son las funciones de estado? La temperatura La energía interna La energía libre La presión El volumen La entalpía La entropía

*También tengamos presentes las funciones que dependen de cómo se realice el proceso (no son termodinámicas), que son las siguientes: Calor Trabajo

Temperatura ( T ) Se define como una magnitud escalar relacionada con

la energía interna de un sistema termodinámico, además es referida a las nociones comunes de caliente, tibio o frío que puede ser medida con un termómetro.

La temperatura de un sistema a nivel microscópico está relacionada con la energía cinética que tienen las moléculas que lo constituyen.

Macroscópicamente, la temperatura es una magnitud que determina el sentido en que se produce el flujo de calor cuando dos cuerpos se ponen en contacto.

En el Sistema Internacional se mide en kelvin (K), aunque la escala de Celsius se emplea con frecuencia.

La conversión entre las dos escalas es: T (K) = t (ºC) + 273.

Energía Interna ( U ) Le energía interna es la capacidad

de un sistema para realizar un trabajo, se debe a la energía cinética

de las moléculas, la energía de vibración de los átomos y a la energía de los enlaces. Y no se puede conocer

su valor absoluto,

 La variación total de energía interna es igual a la suma de las cantidades de energía comunicadas al sistema en forma de

calor y de trabajo

Energía Libre ( G ) La energía libre es la cantidad de trabajo que un

sistema termodinámico puede realizar. La energía libre es la energía interna de un sistema, menos la cantidad de energía que no puede ser utilizada para realizar trabajo. Esta energía no utilizable está dada por la entropía de un sistema multiplicada por la temperatura absoluta del sistema.

G=H-TS

Al igual que la energía interna, la energía libre es una función de estado termodinámica.

Presión ( P ) Se define como la magnitud escalar que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie.

P = F A En el Sistema Internacional la presión se mide

en pascal (Pa), la cual es equivalente a una fuerza total de un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado.

Entalpía ( H ) Magnitud termodinámica, cuya

variación expresa la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno.

La entalpía es calculada en Julios en el sistema internacional de unidades o también en kcal.

U = U (S, V, (Ni) )

En donde S es la entropía, V el volumen y  la composición química del sistema.

Volumen ( V ) Volumen es el espacio

tridimensional que ocupa el sistema. En el S.I. se expresa en metros cúbicos (m3). Si bien el litro (L) no es una unidad del S.I., es ampliamente utilizada. Su conversión a metros cúbicos es: 1 L = 10-3 m3.

Densidad x masa = Volumen

Entropía ( S ) Es una magnitud física que

mide la parte de la energía que no puede utilizarse para producir un trabajo; es el grado de desorden que poseen las moléculas que integran un cuerpo, o también el grado de irreversibilidad alcanzada después de un proceso que implique transformación de energía.

Aplicaciones La temperatura ----------> Al hervir el agua La energía libre ----------> Combustión de

petróleo La presión ------------------> Golpear una pared El volumen -----------------> Inflar un globo La entalpía ----------------> E. interna de un gas

ideal