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INTRODUCCIÓN TEÓRICA
Consideremos un sistema de masa y composición
constantes para el que sólo se requiere de dos variables
X y Y para su descripción.
Un estado de equilibrio es aquel en el que las
variables X y Y adquieren valores que permanecerán
constantes en tanto las condiciones externas no se
modifiquen. Experimentalmente se demuestra que
un estado de equilibrio depende del tipo de sistemas
que se encuentre cerca y del tipo de paredes
que los separen. Las paredes pueden ser adiabáticas
(aislantes) o diatérmicas (no aislantes). Si una pared
es adiabática (figura 4.1) el sistema A puede estar en
equilibrio, al mismo tiempo que el sistema B, siempre
y cuando la pared sea efectivamente aislante. Si
los dos sistemas están separados por una pared diatérmica
(figura 4.2) los valores de X, Y, X' y Y' variarán
hasta que se obtenga un estado de equilibrio de
los sistemas en conjunto.
El equilibrio térmico se alcanza por dos (o más)
sistemas y se caracteriza por valores particulares de
las variables de los sistemas, después de interactuar
a través de una pared diatérmica.
Coloquemos dos sistemas A y B separados entre sí
por una pared aislante, pero en contacto cada uno
de ellos con un tercer sistema C a través de paredes
diatérmicas, como en la figura 4.3.
Experimentalmente se encuentra que los sistemas
A y B alcanzarán el equilibrio térmico con C. Si la
pared adiabática se reemplaza por una diatérmica
se observa que no hay ningún cambio aparente
(figura 4.4). Si en lugar de que los sistemas A y B
alcancen el equilibrio térmico con C simultáneamente,
se deja que A se ponga en equilibrio con C
y luego B con C hasta que suceda lo mismo (con C
en el mismo estado en ambos casos), entonces,
cuando A y B se pongan en contacto a través de una
pared no aislante, se observará que se ponen en
equilibrio térmico. Así, se puede decir que dos sistemas
están en equilibrio térmico cuando están en
tales condiciones que si se pusieran en contacto a
través de una pared diatérmica los sistemas en conjunto
estarían en equilibrio térmico.
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Pared
adiabática
Pared
diatérmica
Sistema A
Son posibles todos
los valores de X y Y
Sistema B
Son posibles todos
los valores de X´y Y´
Figura 4.1 Dos sistemas separados por
una pared adiabática
Sistema A
Sólo son posibles
valores restringidos
de X y Y
Sistema B
Sólo son posibles
valores restringidos
de X´ y Y´
Figura 4.2 Dos sistemas separados por
una pared diatérmica