SISTEMA MACROSCOPICO
El
sistema es la parte del universo que vamos a estudiar. Por ejemplo, un gas,
nuestro cuerpo o la atmósfera son ejemplos de sistemas que podemos estudiar
desde el punto de vista termodinámica.
Entorno o ambiente
Todo
aquello que no es sistema y que se sitúa alrededor de él, se denomina ambiente
o entorno. Los sistemas interaccionan con el entorno transfiriendo masa,
energía o las dos cosas. Frontera o paredes del sistema
A
través de ellas se comunica el sistema con el entorno. Existen los
siguientes tipos:
- Fijas: Mantienen
el volumen constante
- Móviles: El
volumen es variable y depende de la presión en
el lado del sistema y de la del entorno
- Conductoras o diatérmanas:
Al conducir calor permiten que la temperatura a ambos lados de la misma
sea igual
- Adiabáticas: No
conducen calor. Son los aislantes térmicos
Variables y
ecuación de estado
Las variables
de estado son el conjunto de valores que adoptan ciertas variables
físicas y químicas y que nos permiten caracterizar el sistema. A las variables
de estado también se las llama funciones de estado. No
todos los sistemas termodinámicos tienen el mismo conjunto de variables de
estado. En el caso de los gases son:
- presión
- volumen
- masa
- temperatura
Las
variables de estado de una sustancia se relacionan a través de una ecuación
de estado propia de la sustancia de manera que, estableciendo un
valor a varias de ellas, quedan determinadas el resto. Por ejemplo, se comprueba
experimentalmente que si establecemos el volumen y la temperatura de una
determinada cantidad de un gas, su presión no se puede modificar. En este tema
nos centraremos a menudo en el estudio de los gases, además de por su relativa
simplicidad, por ser de gran interés para el estudio de sistemas termodinámicos
como por ejemplo el motor de la máquina de vapor, precursor de los actuales
motores.
Variables
intensivas y extensivas
- Intensivas: Son
aquellas que no dependen del tamaño del sistema. Por ejemplo la presión,
la temperatura, la concentración o la densidad
- Extensivas: Son
aquellas que dependen del tamaño del sistema. Por ejemplo el volumen, la
masa o la energía
Nivel macroscópico
En
física, el nivel macroscópico es el nivel de descripción en
que la posición o estado físico concreto de las partículas que integran un
cuerpo puede ser resumido en una ecuación de estado que sólo incluye magnitudes
extensivas y magnitudes intensivas promedio. Usualmente debido al gran tamaño
de dicho sistema pueden despreciarse los efectos cuánticos y puede usarse la
mecánica estadística clásica y las leyes de Newton como buena aproximación.
Igualmente la energía total del sistema puede considerarse como una magnitud
continua en lugar de como una magnitud cuantizada. Extendiendo la definición se
habla de objeto o fenómeno macroscópico cuando las dimensiones
geométricas o la magnitud física sobrepasa de un cierto tamaño. Normalmente
todos los objetos visibles a simple vista son a todos los efectos
macroscópicos, en oposición a los objetos microscópicos y los fenómenos
microscópicos, no visibles a simple vista y donde la mecánica cuántica puede
desempeñar un papel importante, en su descripción.
ENTORNO
La Química
es el estudio de la materia y de los cambios que ocurren en ella. A falta de
esta ciencia nuestra vida sería más breve, no tendríamos muchas de las
comodidades de la vida moderna, ni tendríamos la apariencia física que tenemos,
ni la ropa que vestimos ni muchos de los alimentos que consumimos. Difícilmente
existe algún aspecto de nuestras vidas que no sea tocado por la Química: la
electrónica y las computadoras; los alimentos y la nutrición; la disminución de
la capa protectora de ozono; la minería y los metales; la medicina y las
fármacos; todas las enfermedades incluyendo el SIDA y el cáncer; la
esquizofrenia y el síndrome maniacodepresivo; las drogas, legales e ilegales; y
mucho de lo que llamamos naturaleza humana. Somos lo que somos debido a gran
parte, a los átomos y moléculas que nos constituyen y a la forma como éstos
interactúan. La Química da respuesta a preguntas como ¿por qué se enciende un
fósforo?, ¿cómo funciona un desinfectante?, ¿por qué se agrega flúor a las
cremas dentales?, ¿es verdad que el alcohol y las drogas tienen efectos sobre
el funcionamiento del cerebro?, ¿cómo disminuye el dolor un analgésico?, ¿por
qué agregamos limón al pescado crudo? ¿cómo se fija el color de una pintura?,
¿por qué el ozono es un contaminante si está formado de oxígeno que es lo que
respiramos?, puesto que en todos estos procesos están ocurriendo cambios de la
materia.
¿Dónde está la Química?
La Química
está presente en todas las actividades de la vida. Hay Química en toda la
biosfera, en los animales, en las plantas, en el aire, en el suelo. Hay Química
dentro y fuera de nuestro cuerpo. Ahora mismo, al leer estas líneas, la
recepción de las imágenes en los ojos provoca una reacción en el compuesto
llamado retinal, que desencadena la transmisión nerviosa y miles de reacciones
en el cerebro, gracias a las cuales se reconocen las letras y se les da
significado. Al respirar, moverse, caminar o correr, el cuerpo funciona como
una extraordinaria y compleja fábrica química. A partir de oxígeno y alimentos
producimos sangre, células y tejidos y almacenamos energía química. Todo lo que
identificamos como propio de los humanos está invadido por la Química, desde
algo tan simple como leer o tan complejo como enamorarse, todo es una multitud
de reacciones químicas. Se reconoce la Química como la ciencia del cambio, y
como una ciencia central, ya que los conocimientos básicos en Química van de la
mano con la comprensión de otras disciplinas como la biología y la física.
La vida es cuestión de Química
Al ser capaz
de producir y mantener el fuego el hombre primitivo empezó también a modificar
lo que tenía más disponible: poco a poco encontró la manera de obtener nuevas
formas materiales a partir de las que encontraba en la naturaleza: cocinó los
alimentos, coció el barro, obtuvo cerámica y vidrio, y posteriormente pudo
fundir metales. De esas primeras transformaciones químicas hasta nuestros días,
la Química ha estado presente de innumerables maneras en la sociedad. Desde que
James Watson, descubridor de la estructura en doble hélice del ADN, dijo: “La
vida es simplemente una cuestión de química”, el estudio de las
transformaciones de la materia, de la estructura y las características de las
sustancias ha avanzado conjuntamente con otras disciplinas, a tal punto que hoy
en día los más importantes avances de la Química se realizan en contextos
multidisciplinarios.
¿Para dónde va la Química?
Actualmente
la Química es clave fundamental para complementar el saber de otras disciplinas
científicas; entonces ¿esto significaría que la Química es solo una herramienta
útil? Definitivamente no. Hay muchos otros campos por investigar, y la
interdisciplinariedad necesaria en estos tiempos deja entrever cuáles serán los
escenarios de la Química en el futuro: es una cuestión urgente identificar
cuáles son las fronteras que aún faltan por explorar, si se tiene en cuenta que
la enseñanza de la Química a nivel terciario requiere claridad y orientación.
En algunos países del mundo se cierran departamentos de Química y además
disminuye el número de estudiantes. ¿Pueden los Químicos estar seguros de que
su disciplina seguirá siendo vista como una ciencia central? La cuestión podría
resolverse conservando vigentes las preguntas que le permitan a la Química
mantener un sentido de coherencia y de identidad, sobre la base de ventajas que
no presentan, en principio, las otras ciencias naturales: el fuerte carácter
sintético de la Química la diferencia de las ciencias de “descubrimiento” como
la física, la biología, la astronomía y las ciencias de la tierra. “La
Química crea su objeto”, tal como lo describió Berthelot en 1860; la
creatividad es entonces uno de los puntos fuertes de la Química, puesto que
hace que se puedan establecer metas más ambiciosas, que otras disciplinas no
podrían alcanzar.
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