Generalidades

La termodinámica describe sólo estados estáticos de sistemas macroscópicos. Con estados estáticos nos referimos a aquéllos en los que sucesivas mediciones de una dada magnitud repiten los resultados. Los sistemas macroscópicos están compuestos de muchísimas partículas ($\sim 10^{23}$), y la termodinámica sólo se interesa por las propiedades ``globales''. Dichas propiedades, de algún modo, representan promedios sobre todas las componentes microscópicas. Estos promedios muchas veces ocultan algo de la información microscópica: algunos intercambios de energía (distintos de $-P {\rm d}V$, etc.) parecerían inexplicables. A raíz de esto es que se introduce el concepto de calor, que abordaremos en breve.

Caracterizaremos los sistemas a estudiar mediante el número de moléculas $N$ o el número de moles $n\!=\!N/N_A$, donde $N_A\!=\!6,022\cdot10^{23}$ es el número de Avogadro. En una mezcla de $r$ componentes químicos $n_k/\sum_j n_j$ es la fracción molar del elemento $k$. Del mismo modo, $v\!=\!V/\sum_j n_j$ es el volumen molar, etc.

Los parámetros $V$, $\{n_j\}$ son extensivos porque dependen de la cantidad de material que analizamos. Por supuesto, hay sistemas en los cuales nos interesan otras variables extensivas: el momento magnético total $M$ o la polarización eléctrica $\cal P$, etc. Generalizamos con $X$ la alusión a cualquiera de estas variables macroscópicas. La energía del sistema también es extensiva, ya que cada componente microscópico contribuye con un valor preciso de energía, que obedece un principio de conservación. En termodinámica la llamamos energía interna y la representamos como $U$.