Este documento presenta conceptos básicos de termodinámica. Explica que la termodinámica estudia la conversión de energía de unas formas a otras. Se basa en cuatro principios: cero, primero, segundo y tercero. También define conceptos clave como sistema, propiedades extensivas e intensivas, y establece las unidades del Sistema Internacional.

1. LAURO GAMARRA ARTURO GELIO
TERMODINAMICA

2. CONCEPTO DE LA
TERMODINÁMICA

3. CONCEPTO DE LA TERMODINÁMICA
La ENERGÍA, palabra griega que significa fuerza en acción,
o capacidad para producir trabajo, es el protagonista
principal de la Termodinámica.
La TERMODINÁMICA es la Ciencia que estudia la
conversión de unas formas de energías en otras. En su
sentido etimológico, podría decirse que trata del calor y del
trabajo, pero por extensión, de todas aquellas propiedades
de las sustancias que guardan relación con el calor y el
trabajo.

4. La Termodinámica se desarrolla a partir de cuatro
Principios o Leyes:
• Principio Cero: Permite definir la temperatura como una
propiedad.
• Primer Principio: define el concepto de energía como magnitud
conservativa.
• Segundo Principio: define la entropía como magnitud no
conservativa, una medida de la dirección de los procesos.
• Tercer Principio: postula algunas propiedades en el cero
absoluto de temperatura.

5. CONCEPTOS Y DEFINICIONES
SISTEMA, PARED, ENTORNO, UNIVERSO
Sistema es una porción del universo objeto de estudio. Un sistema
es una región restringida, no necesariamente de volumen constante, ni
fija en el espacio, en donde se puede estudiar la transferencia y
transmisión de masa y energía. Se debe definir cuidadosamente.
Todo sistema queda
limitado por un contorno,
paredes, fronteras o
límites del sistema,
que pueden ser reales o
imaginarios.

6. El medio rodeante o entorno es la parte del universo
próxima al sistema y que se ve afectada en alguna medida
por los procesos que ocurren en el sistema. El universo
es todo lo accesible a nuestro experimento. Para el
termodinámico, el universo está formado por el sistema
examinado y su entorno con el que es capaz de
interaccionar en su evolución:
universo = sistema + entorno
Por convenio, el universo para el termodinámico es un
sistema aislado.
El Universo de la cosmología (con U mayúscula) no tiene
por qué coincidir con el universo de la Termodinámica.

7. Tipos de sistemas
Los sistemas se clasifican según cómo sea la pared que los separa
del entorno. En función de sus paredes o límites, un sistema puede
ser:
• Cerrado: es una región de masa constante; se denomina masa de
control. A través de sus límites sólo se permite la transferencia de
energía, pero no de materia. La pared que rodea al sistema es
impermeable.
• Abierto: en un sistema abierto es posible la transferencia de masa y
de energía a través de sus límites; la masa contenida en él no es
necesariamente constante. Se denomina volumen de control; la
superficie limitante, que por lo menos en parte debe ser permeable o
imaginaria, se llama superficie de control. Una pared también puede
ser semipermeable, si permite el paso sólo de algunas sustancias.
• Rígido: no permiten el cambio de volumen.

8. • Adiabático: una pared adiabática es aquella que sólo permite
interacciones en forma de trabajo entre el sistema y su entorno.
Una pared diatérmica permite interacciones de energía de otras
formas que no son trabajo.
• Aislado: un sistema aislado no puede transferir materia ni
energía con su entorno. El universo en su totalidad se puede
considerar como un sistema aislado.

9. PROPIEDAD, ESTADO
El estado de un sistema está definido por el conjunto de propiedades
(temperatura, presión, composición, etc.) que caracterizan este
sistema, pero no por su entorno ni por su historia.
Algunas propiedades que definen el estado del sistema son
independientes; por tanto, es posible escoger arbitrariamente
algunas magnitudes como variables de estado, y considerar otras
como funciones de esas variables de estado. Los siguientes
términos son sinónimos: propiedad, variable de estado, función de
estado.

10. Propiedades extensivas e intensivas
Propiedades extensivas: Son aquellas que dependen de la masa
del sistema, por ejemplo el volumen, y todas las clases de energía.
Si un sistema está constituido por N subsistemas, el valor de una
propiedad extensiva X para el sistema total, vendrá dado por
Siendo Xi la propiedad extensiva del subsistema i. Es decir, las
propiedades extensivas son aditivas. Para designar las propiedades
extensivas se utilizan letras mayúsculas (la masa m es una
excepción importante).

11. Propiedades intensivas
Se definen en un punto. Son independientes del tamaño, masa o
magnitud del sistema: por ejemplo la presión, temperatura,
viscosidad y altura. Las propiedades extensivas se convierten en
intensivas si se expresan por unidad de masa (propiedad
específica), de moles (propiedad molar) o de volumen
(densidad de propiedad).
Las propiedades intensivas se representan con letras minúsculas,
con la excepción de la temperatura T.
Por ejemplo, la energía se puede definir de las siguientes
maneras:
• Energía (variable extensiva, aditiva): E [m3
]

13. DIMENSIONES Y UNIDADES
NOMENCLATURA DE MAGNITUDES INTENSIVAS Y EXTENSIVAS
Las magnitudes extensivas, p.ej. V, E, U ó A (área), se expresan
con mayúsculas. La masa y el número de moles se denominan m y N
Las magnitudes intensivas específicas, p.ej. v (volumen específico
≡ V/m), ρ (densidad ≡ m/V) ó u (energía interna específica ≡ U/m), se
expresan en minúsculas. Las magnitudes intensivas puras, presión y
temperatura (P y T), en mayúsculas.
Las magnitudes intensivas molares, p.ej. v (volumen molar ≡ V/N),
ρ (densidad molar ≡ N/V) ó u (energía interna molar ≡ U/N), se
emplean en minúsculas y con raya superior. No obstante, con
frecuencia se prescindirá de la raya superior, y las unidades (molar o
específica) se deducen del contexto.

14. Sistema internacional de
unidades

15. Antecedentes
1. Unidades con el mismo nombre variaban de un lugar a
otra
2. Las subdivisiones de las diferentes medidas no eran
decimales, lo cual representaba grandes complicaciones
para el cálculo.

16. ¿Qué es el SI?
El Sistema Internacional de Unidades, abreviado SI (en
Frances , Système International d'Unités) es el Sistema
de unidades más extensamente usado. Junto con el
antiguo sistema métrico decimal, que es su antecedente
y que ha mejorado, el SI también es conocido como
sistema métrico, especialmente en las naciones en las
que aún no se ha implantado para su uso cotidiano. Fue
creado en 1960 por la Conferencia general de pesas y
medidas, que inicialmente definió seis unidades físicas
básicas o fundamentales. En 1971, fue añadida la
séptima unidad básica, el mol.

17. ¿Qué se quiere lograr?
Crear un sistema simple y único de
medidas que pudiese reproducirse con
exactitud en cualquier momento y en
cualquier lugar, con medios disponibles
para cualquier persona.

18. Unidades básicas
Magnitud Nombre Símbolo
Longitud metro m
Masa kilogramo kg
Tiempo segundo s
Intensidad de corriente
eléctrica
ampere A
Temperatura termodinámica kelvin K
Cantidad de sustancia mol mol
Intensidad luminosa candela cd

19. Unidades derivadas sin dimensión
Magnitud Nombre Símbolo Expresión en
unidades SI
básicas
Ángulo plano Radián rad mm-1
= 1
Ángulo sólido Estereorradián sr m2
m-2
= 1

20. Unidades SI derivadas expresadas a partir
de unidades básicas y suplementarias
Magnitud Nombre Símbolo
Superficie metro cuadrado m2
Volumen metro cúbico m3
Velocidad metro por segundo m/s
Aceleración metro por segundo cuadrado m/s2
Número de ondas metro a la potencia menos
uno
m-1
Masa en volumen kilogramo por metro cúbico kg/m3
Velocidad angular radián por segundo rad/s
Aceleración angular radián por segundo cuadrado rad/s2

21. Unidades SI derivadas con
nombres y símbolos
especiales

22. Magnitud Nombre Símbolo Expresión en
otras
unidades SI
Expresión en
unidades SI
básicas
Frecuencia hertz Hz - s-1
Fuerza newton N - m·kg·s-2
Presión pascal Pa N·m-2
m-1
·kg·s-2
Energía,
trabajo,
cantidad
de calor
joule J N·m m2
·kg·s-2
Potencia watt W J·s-1
m2
·kg·s-3

23. Cantidad de
electricidad
carga eléctrica
coulomb C - s·A
Potencial eléctrico
fuerza
electromotriz
volt V W·A-1
m2
·kg·s-3
·A-1
Resistencia
eléctrica
ohm W V·A-1
m2
·kg·s-3
·A-2
Capacidad
eléctrica
farad F C·V-1
m-2
·kg-1
·s4
·A2
Flujo magnético weber Wb V·s m2
·kg·s-2
·A-1
Inductancia henry H Wb·A-1
m2
·kg s-2
·A-1

24. Unidades SI derivadas
expresadas a partir de las que
tienen nombres especiales

25. Magnitud Nombre Símbolo Expresión en
unidades SI
básicas
Viscosidad
dinámica
Pascal segundo Pa·s m-1
·kg·s-1
Entropía joule por kelvin J/K m2
·kg·s-2
·K-1
Capacidad
térmica másica
joule por
kilogramo kelvin
J/(kg·K) m2
·s-2
·K-1
Conductividad
térmica
watt por metro
kelvin
W/(m·K) m·kg·s-3
·K-1
Intensidad del
campo eléctrico
volt por metro V/m m·kg·s-3
·A-1

26. Nombres y símbolos
especiales de múltiplos y
submúltiplos decimales de
unidades SI autorizados

27. Magnitud Nombre Símbolo Relación
Volumen litro l o L 1 dm3
=10-3
m3
Masa tonelada t 103
kg
Presión y
tensión
bar bar 105
Pa

28. Unidades definidas a partir de
las unidades SI, pero que no
son múltiplos o submúltiplos
decimales de dichas unidades

29. Magnitud Nombre Símbolo Relación
Ángulo plano vuelta 1 vuelta= 2 π rad
grado º (π/180) rad
minuto de
ángulo
' (π /10800) rad
segundo de
ángulo
" (π /648000) rad
Tiempo minuto min 60 s
hora h 3600 s
día d 86400 s

30. Unidades en uso con el Sistema
Internacional cuyo valor en
unidades SI se ha obtenido
experimentalmente

31. Magnitud Nombre Símbolo Valor en unidades SI
Masa unidad de
masa atómica
u 1,6605402 10-27
kg
Energía electronvolt eV 1,60217733 10-19
J

32. Múltiplos y submúltiplos
decimales

33. Factor Prefijo Símbolo Factor Prefijo Símbolo
1024
yotta Y 10-1
deci d
1021
zeta Z 10-2
centi c
1018
exa E 10-3
mili m
1015
peta P 10-6
micro μ
1012
tera T 10-9
nano n

34. Factor Prefijo Símbolo Factor Prefijo Símbolo
109
giga G 10-12
pico p
106
mega M 10-15
femto f
103
kilo k 10-18
atto a
102
hecto h 10-21
zepto z
101
deca da 10-24
yocto y

35. Escritura de los símbolos

36. • Los símbolos de las Unidades SI, con raras
excepciones como el caso del ohm (Ω), se
expresan en caracteres romanos, en general,
con minúsculas; sin embargo, si dichos
símbolos corresponden a unidades derivadas
de nombres propios, su letra inicial es
mayúscula.
Ejemplo, A de ampere, J de joule.
• Los símbolos no van seguidos de punto, ni
toman la s para el plural.
Por ejemplo, se escribe 5 kg, no 5 kgs

37. • Cuando el símbolo de un múltiplo o de un submúltiplo
de una unidad lleva exponente, ésta afecta no
solamente a la parte del símbolo que designa la
unidad, sino al conjunto del símbolo.
Por ejemplo, km2
significa (km)2
, área de un cuadrado
que tiene un km de lado, o sea 106
metros cuadrados y
nunca k(m2
), lo que correspondería a 1000 metros
cuadrados.
• El símbolo de la unidad sigue al símbolo del prefijo,
sin espacio.
Por ejemplo, cm, mm, etc.

38. • El producto de los símbolos de dos o más unidades
se indica con preferencia por medio de un punto,
como símbolo de multiplicación. Por ejemplo,
newton-metro se puede escribir N·m Nm, nunca mN,
que significa milinewton.
• Cuando una unidad derivada sea el cociente de otras
dos, se puede utilizar la barra oblicua (/), la barra
horizontal o bien potencias negativas, para evitar el
denominador.
m/s m m.s-1
s

39. • No se debe introducir en una misma línea más de una
barra oblicua, a menos que se añadan paréntesis, a
fin de evitar toda ambigüedad. En los casos
complejos pueden utilizarse paréntesis o potencias
negativas.
• m/s2
o bien m·s-2
pero no m/s/s.
• (Pa·s)/(kg/m3
) pero no Pa·s/kg/m3

40. • Los nombres de las unidades debidos a nombres
propios de científicos eminentes deben de escribirse
con idéntica ortografía que el nombre de éstos, pero
con minúscula inicial. No obstante, serán igualmente
aceptables sus denominaciones castellanizadas de
uso habitual, siempre que estén reconocidas por la
Real Academia de la Lengua.
Por ejemplo, amperio, voltio, faradio, culombio, julio,
ohmio, voltio, watio, weberio.
• Los nombres de las unidades toman una s en el
plural (ejemplo 10 newtons) excepto las que
terminan en s, x ó z.

41. GRACIAS