Descripción Termodinámica
El sistema a estudiar será el sol.
El sol es un sistema con amplias características y complejas
estructuras. Esta descripción se centrará en las características más evidentes
y relevantes, desde un punto de vista termodinámico. En general se enfocará en
el tipo de sistema, de acuerdo con su comportamiento con el entorno, sus
intercambios energéticos, sus componentes y su intercambio material.
El sol es una estrella que se encuentra en el centro de
nuestro sistema solar. Esta estrella tiene constantes intercambios de energía y
de masa en su interior y con los alrededores.
Se considera un sistema abierto por los intercambios antes mencionados; constantemente el sol libera energía en forma de calor y en forma de radiación y aunque constantemente no expulsa ni se introduce materia no existe ninguna limitación para que esto suceda ya que una vez que materia se ve atraída por su campo gravitatorio entrará a la superficie solar.
Se considera un sistema abierto por los intercambios antes mencionados; constantemente el sol libera energía en forma de calor y en forma de radiación y aunque constantemente no expulsa ni se introduce materia no existe ninguna limitación para que esto suceda ya que una vez que materia se ve atraída por su campo gravitatorio entrará a la superficie solar.
Este sistema abierto se conforma de un gran número de
componentes, pero son tres los más relevantes; hidrogeno (75%), helio (25%) y
oxigeno (menos de 1%).
En su mayoría los
componentes anteriores se encuentran en una misma fase, plasma donde el gas
está ionizado. Una pequeña porción del gas esta parcialmente ionizado o es
neutro, esta porción se encuentra en la superficie ya que es la que tiene la
temperatura más baja. Por estas características se considera un sistema
homogéneo compuesto de una única fase gaseosa.
Sin embargo al observar la
fotosfera, superficie solar, se pueden apreciar irregularidades, ya que aunque
todo el sistema es gaseoso (plásmico), su complejo funcionamiento hace que
existan diferentes partes observables. Entre las más relevantes se
encuentran:
- Las manchas solares:
zonas más "frías"la temperatura promedio de estas zonas es de 3800 K,
en estas zonas el descenso de la temperatura se da gracias a las fuertes
interacciones magnéticas.
- Fáculas: zonas más
"calientes" la temperatura promedio es de 4500 K, igualmente las
interacciones magnéticas son las responsables de esta irregularidad.
Probablemente la parte más
compleja de analizar en este sistema termodinámico sea definir el entorno o los
alrededores del sistema.
Es Sol se compone de
diferentes capas y sus alcances son a gran escala, yendo más allá del sistema
solar.
En orden ascendente son:
-El núcleo: En esta zona
se transforma la materia en energía a través de la fusión nuclear, al fusionar
átomos de hidrogeno para formar helio se pierde masa en forma de energía. Las
condiciones en esta zona son extremas; la temperatura es de 15.6 millones K, la
densidad es 150 veces mayor a la del agua y la presión es 250 mil millones atm.
-Zona radiativa: una vez
que el núcleo "produce" energía la impulsa hacia la superficie en
forma de fotones ascendiendo hasta un 70% de su radio. En esta zona no existe
un intercambio de energía en forma de calor ya que los fotones son los que
incrementan la temperatura del gas circundante.
-Zona Convectiva: en este
punto existe un intercambio calorífico ya que los gases calientes tienden a un
equilibrio térmico dirigiendo a la superficie.
-Fotosfera: superficie
solar, zona con la temperatura más baja.
Finalente el sistema tiene
un límite o una "pared" la cual es una sección de transición que hace
posible la interacción del sol con sus alrededores, energética y
materialmente.
Esta frontera no es
material propiamente ni esta definida con exactitud ya que constantemente
cambia en tamaño y en su forma de comportarse. Esta sección se conoce como
cromosfera, esta por encima de la fotosfera con una altitud de 8000km aprox.
Esta pared se forma por grandes ráfagas de material que salen desde la fotosfera
y se elevan permaneciendo durante un corto tiempo suspendidas antes de caer de
nuevo o ser expulsadas al espacio interestelar.
Dadas estas
características se considera que el sistema tiene paredes moviles y permeables.
Esta pared es diatérmica aunque el intercambio energético, principalmente es en
forma de radiación y no de calor.
Los alrededores son tan extensos como el
sistema solar, inmediatamente después de la cromosfera se encuentra la corona
solar. Esta corona solar contiene a los planetas ya que éstos son afectados por
su radiación y se extiende hasta los limites del sistema solar.
