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Las variables de estado termodinámicas

2015-10-15

La descripción termodinámica del estado de un sistema que se encuentra en equilibrio se reduce a unas variables, las variables de estado, que caracterizan por completo la situación del sistema. Dicho de otra forma, el estado del sistema queda completamente determinado por un conjunto de variables independientemente del camino seguido para llegar a dicho estado. La termodinámica no tiene memoria y vive en el presente. Además de esto, solamente hace falta un número finito de variables de estado para caracterizar un sistema en equilibrio termodinámico.

Las variables de estado también son conocidas como funciones de estado y como magnitudes de estado.

Las variables de estado necesarias para describir un sistema dependen de la naturaleza de dicho sistema. En un imán, la magnetización puede ser una variable de estado importante, mientras que en el aire contenido en una bombona puede serlo la densidad.

Cualquier sistema en equilibrio termodinámico se presta a una descripción mediante un conjunto finito de variables de estado, pero este conjunto no es único. Por ejemplo, es posible describir un gas ideal dentro de un recipiente sellado mediante la temperatura, el volumen y la presión, pero también es posible hacerlo mediante la energía interna, la entalpía y la entropía. Esto no es novedoso y sucede en cualquier campo: por ejemplo, es posible localizar un punto sobre la superficie de la Tierra mediante su longitud y su latitud, pero también es posible hacerlo mediante un rumbo y una distancia recorrida desde algún punto de partida.

Si un sistema no se encuentra en equilibrio, la descripción se complica. Si al menos se encuentra en equilibrio termodinámico local, entonces cada punto del sistema sí tiene unas variables de estado bien definidas, pero estas variables de estado pueden ser diferentes en función del punto que se estudia, con lo que al final puede hacer falta una infinidad de variables de estado para describir el sistema: cada variable es un campo en el espacio. Conforme estudiamos sistemas fuera del equilibrio más y más generales, la descripción termodinámica macroscópica puede ir haciéndose más y más compleja hasta el punto de ser incluso inútil.

Categorías: Física

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