termodinámica

Rama da física que utiliza a mecánica estatística para estudar o comportamento macroscópico da materia. Fai o estudo estatístico dun número moi elevado de partículas e determina os valores medios das magnitudes que o caracterizan. As propiedades termodinámicas da materia poden deducirse das leis da mecánica estatística naquilo que se refire ao comportamento ideal dos corpos. As magnitudes termodinámicas clasifícanse en intensivas e extensivas, segundo teñan un carácter local e non dependan da cantidade de masa presente ou que correspondan a unha característica do conxunto do sistema. O estado termodinámico dun sistema queda definido cando as magnitudes termodinámicas o son, e, para un valor determinado destas, defínese un estado, que pode estar representado por unha ecuación ou función de estado. Un estado de equilibrio pode ser representado por unha función j(p, v, T) =, onde p, v e T son as variables: presión, volume específico e temperatura absoluta. Cando unha ou máis variables evolucionan, o sistema pasa por unha sucesión de estados que se denomina transformación termodinámica. A partir da presión (P) e a temperatura (T), a relación máis importante que se pode establecer nun sistema dE = TdS-PdV, onde E é a enerxía, S a entropía e V o volume. A termodinámica desenvolveuse durante os ss XVIII e XIX e acadou o seu punto culminante a finais do s XIX cos traballos de Carnot, Joule, Kelvin e outros. Como ciencia estruturada apóiase en dous principios, o primeiro e o segundo principio da termodinámica, aínda que tamén se adoita enunciar un principio cero e un terceiro principio.

Principio polo que nun sistema a variación da propiedade termodinámica extensiva denominada enerxía interna (E) é igual á calor absorbida (Q) máis o traballo externo (W) efectuado sobre o sistema. Exprésase formalmente ΔE = Q+W. O primeiro principio establece a equivalencia entre a enerxía térmica (calor) e a enerxía mecánica (traballo) e as relacións cuantitativas entre estes dous tipos de enerxía.

Principio polo que dous sistemas de partículas postos en contacto, se están en equilibrio estatístico (é dicir, se a distribución de velocidades das súas partículas non varía co tempo), teñen que estar á mesma temperatura.

Principio segundo o que as transformacións termodinámicas máis probables que poden ter lugar nun sistema illado son aquelas en que a variable extensiva, denominada entropía (S), aumenta ou permanece constante, segundo que a transformación sexa irreversible ou reversible. Enunciado por Carnot en 1824, afirmaba que, para producir traballo a partir de enerxía térmica, cómpre dispoñer dunha diferenza de temperaturas. Clauisus afirmou que a entropía do Universo tende a un valor máximo, ao chegar ao cal desaparecen todos os fenómenos térmicos. Baseándose na física estatística e no cálculo de probabilidades, Boltzmann demostrou que o paso da calor dun corpo quente a un frío era máis probable, pero que o caso inverso non era posible.

Principio segundo o cal no cero absoluto de temperatura a variación de entropía dun sistema nun proceso isotérmico tende a cero.