Modelos microscópicos para la termodinámica

Resumen

Se discute la presentación de los contenidos elementales de termodinámica en un curso universitario para alumnos de ingeniería, a partir de modelos microscópicos de la mecánica clásica. Se argumenta que de este modo se logra una aplicación de la mecánica clásica de los sistemas de partículas, y una primera aproximación a los modelos microscópicos de la estructura de la materia. El modelo de partículas clásicas es usado para deducir la ecuación de estado de un gas ideal, entender la presión y relacionar la temperatura absoluta del gas con la energía cinética media de traslación por molécula. Los teoremas de trabajo y energía mecánica de un sistema de partículas se utilizan para entender los conceptos termodinámicos de energía interna, trabajo y calor, y para reencontrar el primer principio de la termodinámica. La entropía se presenta matemáticamente como una función proporcional al logaritmo del gran número de estados microscópicos posibles para un estado macroscópico. A partir de esa definición y de postular que en un sistema aislado la entropía solo puede crecer hasta que el sistema alcance el equilibrio termodinámico se obtiene la presentación macroscópica usual del segundo principio de la termodinámica.