Objeto de estudio de la Termodinámica

Una visión macroscópica se constituye del análisis de aquellas propiedades físicas de un sistema bajo estudio, que se manifiestan ante nuestros sentido en una escala humana. Por ejemplo, en la Mecánica Clásica (MC) se estudian cuerpos macroscópicos como una manzana, o un neumático. Al estudiar estos cuerpos, bajo el enfoque de la MC, no se tiene en cuenta su constitución química; solo se consideran algunas coordenadas espaciales, tales como la ubicación de su centro de masa y la orientación del cuerpo, respecto a un sistema de referencias, claro está. El objetivo último de la MC es determinar las ecuaciones de movimiento de los cuerpos, relacionando así sus coordenadas espaciales con el tiempo. En el estudio de tales sistemas surgen cantidades importantes, como la energía cinética y la energía potencial, que juntas conforman la energía mecánica del cuerpo. Tales cantidades se relacionan de forma directa con las coordenadas mecánicas del sistema bajo estudio.

Encontraremos muchas similitudes de lo anterior en el campo de estudio de la Termodinámica. Al igual que en la MC, en la termodinámica se adopta una visión macroscópica del mundo. Sin embargo, a diferencia de la mecánica clásica, no se estudian las coordenadas mecánicas, o la geometría externa de los cuerpos. En los sistemas estudiados por la termodinámica, llamados sistemas termodinámicos, son de particular interés las propiedades internas del sistema, que determinan a su vez la energía interna del mismo. Así, un sistema termodinámico muy típico puede ser un gas confinado, al cual se le estudian propiedades tales como su presión, volumen y temperatura, está última cantidad jugando un papel fundamental en la termodinámica. Tales cantidades físicas, en el formalismo de la termodinámica, son llamadas coordenadas termodinámicas, y repito, son cualidades macroscópicas, pues pueden ser medidas directamente, son perceptibles por nuestros sentidos y no requieren de una interpretación microscópica (aunque la puedan tener, pero eso ya recae en el campo de estudio de la física estadística).

«La termodinámica es un asunto cómico. La primera vez que la estudias, no la entiendes de ninguna manera. La segunda vez que la estudias, piensas que la entiendes, menos uno o dos pequeños puntos. La tercera vez que la estudias, sabes que no la entiendes, pero para entonces ya estás tan acostumbrado que no te molesta más».

-Arnold Sommerfeld.

En resumen, la termodinámica estudia sistemas termodinámicos. Estos son sistemas macroscópicos, los cuales se estudian a partir de sus coordenadas termodinámicas, propiedades físicas internas que son medibles directamente, de las cuales es de particular relevancia la temperatura. Dichas coordenadas termodinámicas determinan la energía interna del sistema termodinámico.

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