Baño térmico

En termodinámica, un baño térmico es un sistema (S) cuya capacidad calorífica es tan grande que, cuando se halla en contacto con un sistema de prueba $(\mathrm{\Sigma })$, la temperatura de (S) permanece constante. Se trata de un sistema ideal que constituye una reserva infinita de energía.

Justificación

Sea (S) un baño térmico de volumen constante a temperatura $T_0$. Si el baño térmico se pone en contacto con el sistema de prueba $(\mathrm{\Sigma })$, y recibe el calor elemental $\delta Q$, la energía interna U del baño térmico varía según:

$dU=\delta Q$

conforme al primer principio de la termodinámica. Si el volumen del baño térmico permanece constante, se cumple:

$dU=C_{V}d{T}_0$

donde $C_V$ es la capacidad calorífica a volumen constante del baño térmico y $d{T}_0$ su incremento de temperatura. De la definición capacidad calorífica a volumen constante se obtiene:

$d{T}_0=\frac{\delta Q}{C_V}$

Por lo tanto, para que el incremento de temperatura del baño térmico sea nulo, la capacidad térmica del baño térmico tiene que ser infinita:

$C_V=+\mathrm{\infty }$

Dado que la capacidad térmica a volumen constante es una magnitud extensiva, el número de moles del baño térmico tiene que ser infinito:

$n=\frac{C_V}{C_{V_m}}=+\mathrm{\infty }$

En la práctica, la condición para que un sistema (S) se considere un baño térmico respecto a otro $(\mathrm{\Sigma })$, radica en que el número de moles de (S) sea superior al número de moles de $(\mathrm{\Sigma })$ en varios órdenes de magnitud.

$n_{(S)}\gg n_{(\mathrm{\Sigma })}$

Véase también

• Calor
• Capacidad calorífica
• Colectividad canónica
• Teorema de equipartición

Plantilla:Control de autoridades en:Heat bath