Se dispone de varias razones y situaciones en favor de utilizar este modelo de equilibrio local: La primera es que pueda reducirse el tamaño (volum...

Se dispone de varias razones y situaciones en favor de utilizar este modelo de equilibrio local: La primera es que pueda reducirse el tamaño (volumen) del sistema, hasta considerarlo puntual si fuera preciso. La segunda podría corresponder a un sistema muy grande en que el cambio 0x  . La tercera es que en la formulación de los Principios enunciados no se exige ninguna condición sobre el tiempo utilizado en aplicar las interacciones externas. Estos modelos, de considerar en los procesos únicamente los estados uniformes, suelen denominarse procesos cuasiestáticos y se acercan a la realidad cuando los tiempos de relajación 2t son muy pequeños comparados con los tiempos de interacción 1 0t t . Los procesos reversibles son cuasiestáticos, pero no a la inversa. Finalmente existe la razón, la más importante en ingeniería, de que no existe otra posibilidad práctica de utilizar la formulación termodinámica. Los procesos reales pueden aproximarse por los procesos cuasiestáticos equivalentes, que estarían constituidos por la sucesión de estados uniformes imaginarios (valores medios de las propiedades) que se obtendrían si hubiera tiempo para alcanzarlos. El proceso cuasiestático vendría representado por la línea de puntos, Fig. 4.2. 3. POSTULADO DE ESTADO SIMPLIFICADO. PROPIEDADES Anteriormente se ha indicado que el estado térmico de un sistema puede nominarse con un número real, , denominado temperatura, constituyendo una propiedad del sistema. También se ha hablado de sistemas fluidos uniformes respecto a la propiedad denominada presión p . Como consecuencia de la información experimental se establece el denominado Postulado de Estado diciendo, de forma simplificada, que fijada la composición química (naturaleza) y la masa (m), el estado termodinámico de un sistema simple en equilibrio está determinado o definido por las variables: temperatura  , presión p , y masa m . De acuerdo con este Postulado, considerando el sistema (uniforme en p y ), independientemente de sus interacciones, se tiene: ( , , )V V p m , ( , , )U U p m Y cualquier otra propiedad del sistema será: ( , , )F F p m La diferencial de una propiedad termodinámica debe ser una diferencial exacta e inversamente una diferencial exacta de las variables termodinámicas es una propiedad termodinámica. Ello no significa que esta nueva propiedad sea de interés en el estudio de la Termodinámica. En matemáticas, de forma general para una función ( , )F F x y , puede escribirse: 1 2( , ) ( , ) ( , )dF x y xdZ x y ydZ x y  ; ( , ) ( , ) ( , )x ydF x y F x y dx F x y dy  En la cual participan directamente las variables ( , )x y .La función 2 ( , )dZ x y es una diferencial exacta (igualdad derivadas cruzadas) cuando se cumple: 1dZ es una diferencial exacta y: 2 1Z Z x y      Teniendo en cuenta la ecuación de la energía interna para un sistema fluido Ec. (3.8) dQ d pdV dU   en la que aparece ( , , )dU p m y participa explícitamente la propiedad intensiva p , se sugiere establecer la relación: 2( , , ) ( , , ) ( , , )dU p m pdV p m dZ p m      (4.1) relaciona la variación de la nueva propiedad 2 ( , , )Z p m con la interacción dQ y especialmente con la disipación interna d . Ello hace que la nueva propiedad tenga un gran interés en el estudio de la Ingeniería Térmica, ya que la disipación d está presente en los procesos reales y la función 2 ( , , )Z p m facilita su valoración. De la ecuación anterior, para un proceso cíclico se tiene:   0,,2    mpdZ ddQ    (4.3) ya que 2 ( , , )Z p m es una propiedad. 4. RELACIÓN ENTRE DOS NIVELES TÉRMICOS. TEMPERATURAS En lo sucesivo, cuando se hable de estado térmico se está refiriendo a una propiedad de un determinado sistema, nominada por la palabra temperatura y el número real  . Para facilitar el análisis de la relación entre dos estados térmicos fijos, A C  , conviene utilizar otro sistema auxiliar que evolucione cumpliendo dos condiciones: Fig.4.3 tanto: 0C cd C A ab ab Q IR Q Q       En un ciclo reversible, IR=0, se tiene: 0C cd A ab Q Q      Fijados los estados térmicos A C  , para otro sistema que realice un ciclo reversible de Carnot se tiene: * * 0C cd A ab Q Q      El conjunto de los dos sistemas puede considerarse otro sistema que realiza un ciclo reversible de Carnot, para el cual se tiene: 54 * * 0C cd cd A ab ab Q Q Q Q          Resumiendo, dados dos estados térmicos A C  , todos los ciclos reversibles de Carnot de todos los sistemas tienen asociado el mismo número real ( ) 0C A    . En otras palabras, cada pareja de estados térmicos lleva asociado un número real. 5. ESCALA ABSOLUTA DE TEMPERATURAS. TEMPERATURA ABSOLUTA Sobre el resultado anterior, fijado un estado térmico de un sistema base 0A y nominado con un número real base 0 , se pueden nominar el resto de estados térmicos mediante el número real 0( )   obtenido mediante la medida de las interacciones Q correspondientes. Este modo de nominación se denomina Escala absoluta; el número real asignado se denomina Temperatura absoluta y la notación utilizada es T. Si el número real base es 0 0T  , se tiene 0T  . En la fecha actual, en la (ITS-90) se ha fijado el estado térmico base A0 correspondiente al punto triple del agua (equilibrio entre las fases sólida, líquida y gaseosa). Se le ha asignado el número real 0 273,16T K (sin más decimales), y se dice que dicho estado tiene 273.16 grados Kelvin, con el símbolo (K). Con esta base, la temperatura BT de cualquier otro estado térmico B se obtendría midiendo el valor de 273,16 BT       obtenido mediante la medida de las interacciones Q correspondientes en cualquier ciclo reversible de Carnot, que actuase entre dichos estados térmicos. Es evidente que el procedimiento anterior sería en el plano teórico. En la práctica se utilizan otros procedimientos indirectos utilizando procesos de sistemas concretos. Además de la escala absoluta, se utiliza la escala Celsius que está definida por la relación: (º ) ( ) 273,15C T K   La “razón” de que la temperatura del punto triple del agua sea 0,01 ºC está basada en una aproximación a la Escala Centígrada utilizada anteriormente en la vida ordinaria. Nota adicional. Históricamente, en la Escala Centígrada había dos estados térmicos base para el agua, a la presión de una atmosfera. , 0 0 C , y 0 100 100 C . El valor experimental del coeficiente de dilatación, Ec. (7.11) y (7.13), para los gases difícil de condensar (oxígeno, nitrógeno, hidrógeno, etc.), en el estado 0 0 0 C , es aproximadamente el mismo: 0 0 0 0 0 0 ( ) ( ) (1 ) (0 ) 1 ( )ꞏ ( ) (1 )ꞏ (0 ) 273      V V V C V C V C V C C      Ello justifica el número adoptado para la base de la Escala Absoluta. La magnitud del Kelvin es la del grado cent