SISTEMAS DE UNIDADES EN TERMODINÁMICA Las propiedades

SISTEMAS DE UNIDADES EN TERMODINÁMICA
Las propiedades termodinámicas.
Son características que se pueden observar, medir o cuantificar en las sustancias o en los
sistemas.
La cantidad y tipo de propiedades que se puedan establecer para un sistema dependen del tipo de
observación que se halla establecido para el análisis del sistema. Por ejemplo si el enfoque usado
es el macroscópico se pueden establecer propiedades como temperatura (T), presión (P), energía
(e), energía interna (u), y entalpia (h) y otras, que de ningún modo serían establecidas utilizando el
enfoque microscópico.
Para apropiar mejor esta definición, a continuación se hace detalle sobre dos aspectos
primordiales de las propiedades.
Las propiedades termodinámicas y los sistemas de unidades.
Al considerar el enfoque macroscópico (termodinámica clásica) se habla de manifestaciones físicas
del conjunto o propiedades de una sustancia; y para medir o cuantificar estas de forma directa o
indirecta, se han planteado patrones de medida llamados sistemas de unidades.
Los sistemas de unidades son grupos o conjuntos de unidades patrón establecidas para medir o
cuantificar propiedades físicas, permitiendo expresarlas de forma fácil y precisa. Podemos decir
que son como lenguajes adoptados inicialmente por regiones, son completos y sus unidades por lo
general van estructuradas en tres clases: Las básicas o fundamentales, las derivadas, y las
suplementarias.
Las unidades básicas como su nombre lo indica son bien definidas y se consideran independientes
desde el punto de vista dimensional, entre estas se encuentran las unidades de cantidad de
materia, de masa, de tiempo, de longitud, de temperatura, de intensidad de corriente eléctrica, de
intensidad luminosa y en algunos sistemas la de fuerza. Las unidades derivadas son aquellas
generadas a partir de la combinación de las unidades básicas mediante relaciones algebraicas que
generan una magnitud correspondiente; como las de superficie, volumen, velocidad, aceleración,
presión, energía, trabajo, potencia etc., y en algunos sistemas la de fuerza. Las unidades
suplementarias son de escaso uso en termodinámica y debido a esto no se consideran para el
desarrollo de este curso.
En el ámbito de la ingeniería, y aplicados en particular a la termodinámica, se utilizan cuatro
sistemas de unidades que son: El sistema ingles internacional, el sistema ingles de ingeniería, el
sistema métrico decimal, y el sistema internacional.
Una diferencia que puede establecerse para estos sistemas es la magnitud de sus unidades (por
ej. para sistemas ingles internacional y de ingeniería la unidad de longitud es el pie y para sistemas
métrico decimal e internacional la unidad de longitud es el metro) de tal modo que es necesario
utilizar factores de conversión al migrarse de un sistema a otro. Pero se presenta otra diferencia
que es menos evidente pero fundamental, y radica en las unidades básicas y derivadas que cada
uno de los sistemas utiliza; algunas unidades básicas de un sistema son unidades derivadas en el
otro. Si se comparan los sistemas métrico e internacional las unidades básicas de masa, longitud y
tiempo son las mismas, pero la fuerza en el sistema internacional es una unidad derivada (el
Newton) y en el sistema métrico es una unidad básica (el Kilogramo fuerza). De igual modo al
comparar los sistemas ingles internacional e ingles de ingeniería se observa que las unidades
básicas de longitud y tiempo son las mismas, pero en el sistema ingles de ingeniería aparecen
como unidades básicas la masa y fuerza (libra masa y libra fuerza respectivamente) y en el ingles
internacional únicamente aparece la masa como unidad básica (puede ser la libra masa o el Slug).
La ilustración de los diferentes sistemas de unidades con las unidades básicas y derivadas de uso
común en termodinámica y con la convención que será utilizada en este documento, se presenta
en el anexo A.
Criterios de clasificación de las propiedades.
Las propiedades se clasifican como extensivas o intensivas dependiendo de su comportamiento al
variar la extensión o la masa del sistema.
Algunas propiedades se cuantifican para toda la cantidad de materia en el sistema, es decir para
su extensión, como el volumen total que ocupa ("), como la energía que contiene internamente,
inclusive la misma materia (mol) o su masa (m). Estas propiedades que cambian de valor al
cambiar la extensión del sistema son denominadas extensivas, son aditivas, y permiten establecer
relaciones matemáticas simples.
Otras propiedades no dependen de la cantidad total de masa en el sistema ni cambian con el
cambio en su extensión, pero si indican su repetibilidad en cada unidad de extensión del sistema;
en la mayoría de las ocasiones, indican la intensidad con que se presenta una propiedad
extensiva. Estas son llamadas propiedades intensivas y entre ellas se tienen la presión(P), la
temperatura(T) y todas las propiedades por unidad de masa (especificas) como el volumen
específico(v). Debido a que estas propiedades intensivas son invariantes con la extensión del
sistema, permiten establecer relaciones directas con el estado de las sustancias.