Propiedades intensivas y extensivas

En física y química, las propiedades intensivas son aquellas que no dependen de la cantidad de sustancia o del tamaño de un sistema, por lo que el valor permanece inalterable al subdividir el sistema inicial en varios subsistemas, por este motivo no son propiedades aditivas.

Por el contrario, las propiedades extensivas son aquellas que sí dependen de la cantidad de sustancia o del tamaño de un sistema, son magnitudes cuyo valor es proporcional al tamaño del sistema que describe. Estas magnitudes pueden ser expresadas como la suma de las magnitudes de un conjunto de subsistemas que formen el sistema original.

Muchas magnitudes extensivas, como el volumen, la cantidad de calor o el peso, pueden convertirse en intensivas dividiéndolas por la cantidad de sustancia, la masa o el volumen de la muestra; resultando en valores por unidad de sustancia, de masa, o de volumen respectivamente; como lo son el volumen molar, el calor específico o el peso específico.

Propiedades intensivas

Algunos ejemplos de propiedades intensivas son la temperatura, la velocidad, el volumen específico (volumen ocupado por la unidad de masa), el punto de ebullición, el punto de fusión, la densidad, viscosidad, dureza, concentración, solubilidad, etc., en general todas aquellas que caracterizan a una sustancia diferenciándola de otras,

Si se tiene un litro de agua, su punto de ebullición es 100 °C (a 1 atmósfera de presión). Si se agrega otro litro de agua, el nuevo sistema, formado por dos litros de agua, tiene el mismo punto de ebullición que el sistema original. Esto ilustra la no aditividad de las propiedades intensivas.

Las propiedades intensivas se dividen en dos:

• Propiedad Característica: permite identificar las sustancias con un valor. Ej.: Punto de ebullición, calor específico.
• Propiedad General: común a diferentes sustancias.

Propiedades extensivas

Son las que dependen de la cantidad de sustancias del sistema, y son recíprocamente equivalentes a las intensivas. Una propiedad extensiva depende por tanto del "tamaño" del sistema. Una propiedad extensiva tiene la propiedad de ser aditiva en el sentido de que si se divide el sistema en dos o más partes, el valor de la magnitud extensiva para el sistema completo es la suma de los valores de dicha magnitud para cada una de las partes.

Algunos ejemplos de propiedades extensivas son la masa, el volumen, el peso, cantidad de sustancia, energía, entropía, entalpía, etc.

En general el cociente entre dos magnitudes extensivas nos da una magnitud intensiva, por ejemplo la división entre masa y volumen nos da la densidad.

Combinación de propiedades extensivas

Considérese un conjunto de magnitudes extensitvas $(a_1,\dots,a_m)$ y un conjunto de magnitudes extensivas $(A_1,\dots,A_n)$, y sea una función F(a_i;A_j) representa otra magnitud extensiva si para cualquier $\alpha\in \R$:

$F(a_1,\dots,a_m;\alpha A_1,\dots,\alpha A_n)= \alpha F(a_1,\dots,a_m; A_1,\dots, A_n).\,$

Por tanto, las magnitudes extensivas son funciones homogéneas (de grado 1) con respecto a A_j. Se sigue del Teorema de Euler sobre funciones homogéneas que:

$F(a_1,\dots,a_m; A_1,\dots, A_n)=\sum_{j=1}^n A_k \left(\frac{\partial F}{\partial A_k}\right),$

donde las derivadas parciales se consideran respecto a todas las magnitudes excepto las A_j. El contrarrecíproco también es cierto, si una función no obedece la relación anterior, entonces no es una magnitud extensiva.

Véase también

• Magnitud física

Referencias

Bibliografía

• M. W. Zemansky y R. H. Dittmann (1996): Calor y Termodinámica, McGraw-Hill.

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