El sistema puede nominarse con un número real, , denominado temperatura, constituyendo una propiedad del sistema. También se ha hablado de sistema...

El 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) en la que también participa explícitamente la variable intensiva  y una nueva función 2 ( , , )Z p m . Como se ha indicado, la nueva función 2 ( , , )dZ p m es una diferencial exacta ya que ( , , )dV p m es una diferencial exacta y debe cumplirse: 2 ( , ) ( , ) p Z p V p p               La relación (4.1) introduce una nueva propiedad extensiva 2 ( , , )Z p m , ya que los demás componentes de la relación corresponden a propiedades ya definidas, y cuya variación participa en la variación de la energía interna ( , , )U p m , directamente a través del estado térmico ( ) . Se señala que únicamente interviene la variación de esta nueva propiedad sin intervención de su valor absoluto, análogamente a lo que ocurre con la energía interna. La Ec. (4,1) responde a la pregunta lógica: Partiendo de que las propiedades medibles directamente son ( . )p y que la propiedad (V) es la que acompaña a la presión (p), ¿Cuál es la propiedad que acompaña a la temperatura ( ) ? De la ecuación de la energía interna y de la Ec. (4.1) se obtiene: 2 ( , , )dQ d dZ p m    (4.2) La cual 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 a) El sistema realice un proceso total cíclico ( )abcda , ya que de este modo desaparece la variación de su energía, facilitando los razonamientos posteriores. b) La interacción “calor” dQ sólo existe en los procesos parciales en que su temperatura  permanece constante. En el proceso parcial (a, b) ab A  0abQ  . En el proceso parcial (c, d) cd C  , 0cdQ  . Los procesos que completan el ciclo, (b c) y (d a), son adiabáticos. Un ciclo de este tipo se puede denominar: Ciclo real de Carnot. Aplicando sucesivamente la Ec. (4.3) se obtiene: 0 c a ab ab cd cd a a c cb d Q Qd d                es decir: 0ab cd A C Q Q IR     , con la magnitud 0IR  ligada a la irreversibilidad d Por 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: * * 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