TERMODINÁMICA Y ONDAS MECÁNICAS Mg. Joel Herradda Villanueva.

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1 TERMODINÁMICA Y ONDAS MECÁNICAS Mg. Joel Herradda Villanueva

2 TEMPERATURA CONCEPTO:
La temperatura es aquella magnitud física de tipo tensorial que nos indica de un modo directo el grado de movilidad de las moléculas de una sustancia. Es decir es la manifestación del grado de agitamiento molecular

3 LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA
Considérense dos sistemas “A” y “B” separados entre sí por un material aislante, y puesto en contacto cada una de ellas con un tercer sistema “C” mediante un mateial conductor. C A B Material aislante Material conductor

4 Se produce una transferencia de energía entre los sistemas “A” y “c” hasta que ambos sistemas llegen al equilibrio térmico; lo mismo pasa con los sitemas “B” y “C”. Es decir los sistemas “A” y ”B” alcanzan el equilibrio térmico con el sitema “C”. Ahora, si después de ello se ponen en contacto los sistemas “A” y “B” mediante un material conductor. Material conductor Evidentemente, no se producirá más cambios, los sistemas “A” y “B” estan a la misma temperatura, e igual a la del sistema “C”. Es decir lo sistema “A” y “B” estan en equilibrio térmico.

5 ESCALAS DE TEMPERATURA
La temperatura se expresa en grados, por lo general en una de las dos escalas relativas: Celsius y Fahrenheit, o en una de las dos escalas absolutas Kelvin o Rankine. Escala Celsius: Es aquella que tiene 100 divisiones donde 0 grados y 100 grados centígrados son las temperaturas de referencia. Escala Fahrenheit: Esta tiene 180 divisiones, donde 32°F y 212°F son las temperaturas de referencia. Escala Kelvin: Esta tiene 273 divisiones desde el cero absoluto hasta la fusión del agua y 100 divisiones entre las temperaturas de referencia. Escala Rankine: Esta tiene 492 divisiones desde el 0 absoluto hasta la fusión del agua y 180 divisiones entre las temperaturas de referencia

6 PE = Punto de ebullición del agua.
C F K R °C ° F ° K ° R PE PF CA PE = Punto de ebullición del agua. PF = Punto de fusión del agua (punto triple del agua). CA = Cero absoluto. Nota: Se denomina cero absoluto a la temperatura a la cual las moléculas tienden a cesar su movimiento, es decir, es el estado de energía cinética mínima, pero no igual a cero.

7 OBSERVACIÓN: Si ° C, ° F, ° K y ° R son las lecturas de una misma temperatura en las distintas escalas, se cumple la siguiente relación:

8 DILATACIÓN SUPERFICIAL DILATACIÓN VOLUMÉTRICA
Cuando aumentamos o disminuimos la temperatura de un cuerpo a nivel microscópico se produce un aumento o disminución respectivamente de la distancia promedio entre las moléculas, efecto que en conjunto aumentan o disminuyen el tamaño de los cuerpos. De este modo se deduce que: “Al calentarse los cuerpos se dilatan y al enfriarse se contraen” DILATACIÓN LINEAL DILATACIÓN SUPERFICIAL DILATACIÓN VOLUMÉTRICA

9 DILATACIÓN LINEAL Tipo de dilatación que experimentan los cuerpos cuya dimensión predominante es la longitud ∆L = Lf – Lo ∆L = Lα ∆T Lf = L(1+ α ∆T) ∆T = Tf - To Lo ∆ L Lf Donde: α: coeficiente de dilatación lineal propio del material y que se expresa en (1/° C) ó (1/° K). Además se verifica que su valor es pequeño:

10 DILATACIÓN SUPERFICIAL
Es el tipo de dilatación que experimentan los cuerpos en donde la superficie es la dimensión predominante. Aquí se verifica lo siguiente: ∆S = Sf – So ∆S =Soβ ∆T Sf = So(1+ β ∆T) Tf So To Donde: β: coeficiente de dilatación superficial. β = 2 α

11 DILATACIÓN VOLUMÉTRICA
Se le llama también dilatación cúbica y viene a ser la dilatación real que experimentan todos los cuerpos. Aquí se verifica lo siguiente: ∆V = Vf – Vo ∆V = Voθ∆T Vf = Vo(1+θ ∆T) Vo Tf Vf To Donde: θ = coeficiente d dilatación volumétrica Θ = 3 α

12 PROPIEDADES DEL FENÓMENO DE
DILATACIÓN TÉRMICA Si un cuerpo se dilata, sus dimensiones internas también se dilatan. Si se incrementa la temperatura de un cuerpo, la distancia entre dos puntos específicos del cuerpo aumenta según el fenómeno de la dilatación lineal.

13 EL CALOR CONCEPTO: Cuando expusimos los fundamentos de la ley cero de la termodinámica intuimos la existencia de una forma especial de energía que se transmite desde un cuerpo de alta temperatura hacia un cuerpo de baja temperatura otras veces de una pérdida de energía vibratoria de las moléculas de cuerpo de alta temperatura, y que ganaban las moléculas de bajas temperaturas, es a esta energía a la que llamamos calor, y que solo existe como energía en transito entre cuerpo que mantienen una diferencia de temperaturas.

14 UNIDADES DE MEDIDA DE CALOR
El calor procede de una energía no almacenable se mide por los efectos que produce; de este modo se establecieron las siguientes unidades. Caloría: (cal) representa la cantidad de calor que debe ganar un gramo de agua para elevar su temperatura 1ºC. De 14,5ºC a 15,5 ºC Kilocaloría: (kal) es la cantidad de calor que debe ganar o perder un kilogramo de agua para elevar o disminuir su temperatura en 1° C. 1kcal = 1000cal Por convenio internacional la caloría se define en la actualidad como 1/860 watio-hora. Como el calor es una forma de energía, también se mide en Jouls 1 cal = 4,186 J (equivalente mecánico del calor)

15 CAPACIDAD CALORIFICA Es la magnitud física escalar que nos indica la cantidad de calor que debe ganar o perder un cuerpo para elevar o disminuir su temperatura en un grado

16 CALOR ESPECIFICO Es la magnitud escalar que expresa una característica propia de cada sustancia que nos indica la cantidad de calor (Q) que un cuerpo debe de ganar o perder para que su unidad de masa aumente o disminuya su temperatura en un grado.

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18 CAPACIDAD CALORIFICA MOLAR (C)
Muchas veces es muy útil emplear como unidad de masa el mol_gramo. Un mol_gramo es un numero igual al peso molecular M. Para calcular el numero de moles M, se divide la masa en gramos por el peso molecular.

19 LEY DE DOULONG Y PETIT La capacidad calorífica molar medida a presión cte, para todos los metales excepto los muy ligeros, es aproximadamente la misma e igual a 6 cal/mol°c EL CALORIMETRO: Es un recipiente que se usa para calcular calores específicos, el interior de este recipiente se encuentra aislado convenientemente con el propósito de evitar perdidas de calor. el calorímetro contiene agua cuya masa se ha medido previamente, y un termómetro sumergido en él, que mide la temperatura. Para calcular el calor especifico de una sustancia se toma una muestra de dicha sustancia y se calienta evitando que alcance temperaturas altas, porque cambiara de fase en el agua del calorímetro, se mide la temperatura y se introduce en el calorímetro para después medir la temperatura de equilibrio.

20 metal que forma la estructura
termometro material aislante metal que forma la estructura

21 Ejemplo : En un calorímetro de plomo cuya masa es de 200gr y que se encuentra a 20°C, se coloca 50gr de agua a 40°C y se añade 60gr de agua a 80°c. determinar la temperatura del equilibrio térmico.(Ce pb=0.03 cal/g°c)

22 solución 20°c T 40°c 80°c Q1 Q3 Q2

23 En la naturaleza pueden existir como fase liquida, fase sólida, vapor.
CAMBIOS DE FASE FASE: Es estado de una sustancia que tiene constitución física homogénea y su composición química permanece inalterable. En la naturaleza pueden existir como fase liquida, fase sólida, vapor. CAMBIOS DE FASE: Es aquel fenómeno físico que consiste en el reordenamiento molecular, que experimenta una sustancia como consecuencia de la ganancia o perdida de calor bajo determinadas condiciones, de presión y temperatura.

24 sublimación vaporización fusión solidificación condensación
Líquido vaporización fusión Vapor Sólido solidificación condensación sublimación inversa

25 FUSIÓN: Es el cambio de la fase sólida ala fase liquida.
TEMPERATURA DE FUSIÓN (Tf): Es la temperatura alcanzada por un cuerpo en la cual está en condiciones de cambiar de la fase sólida a fase liquida. La temperatura de fusión depende de la presión ejercida sobre el cuerpo. CALOR LATENTE: Es el calor por unidad de masa que se debe de entregar a una sustancia para que cambie de fase. El calor latente representa la cantidad de calor que debe recibir 1 kg de una sustancia cuando se encuentra a su temperatura de fusión para pasar de la fase sólido a la fase liquido, para el hielo el calor latente de fusión es

26 SOLIDIFICACIÓN: Es el proceso inverso a la fusión es decir, es el cambio de fase liquida a fase sólida esto ocurre en las mismas condiciones de presión y temperatura de la fusión. CALOR LATENTE DE SOLIDIFICACIÓN (Ls): Es la cantidad de calor que se debe extraer a cada unidad de masa de la sustancia para cambiar de fase liquida a fase sólida.

27 VAPORIZACIÓN: Se define como el proceso de cambio de fase liquida a vapor.
CALOR LATENTE DE VAPORIZACIÓN (Lv): Es el calor que se debe entregar a cada unidad de masa de la sustancia liquida. El calor latente de vaporización de agua a una atm de presión es:

28 CONDENSACIÓN: Es el proceso inverso a la vaporización
CONDENSACIÓN: Es el proceso inverso a la vaporización. Ocurre a la misma temperatura de ebullición. CALOR LATENTE DE CONDENSACIÓN (Lc): Es la cantidad de calor que se debe quitar a 1gr de vapor de una sustancia para cambiarla a la fase liquida cuando se encuentra a su respectiva temperatura de condensación o vaporización.

29 CANTIDAD DE CALOR LATENTE: Es la cantidad de calor que recibe o pierde una sustancia durante el proceso de cambio de fase. m = masa de cambio de fase L = Lv (si se tiene vaporización o condensación) L = Lf (si se tiene fusión o solidificación)

30 Ejemplo: Se tiene 20gr de hielo a -10°c ¿Cuánto de calor es necesario entregar para convertir el hielo en vapor a temperatura de 150°C? Ce hielo = 0.5cal/g°C Ce vapor = 0.5cal/g°C

31 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 solución -10°c 0°c 100°c 150°c M hielo = 20gr
Análisis de calor Q1: calor sensible necesario para calentar el hielo desde -10°c hasta 0°c Q1 = m hielo Ce hielo (0- (-10)) Q1 = (20)(0.5)(10) Q1 = 100cal. Q2: calor latente de fusión necesaria para derretir el hielo a 0°c (Lf=80cal/gr) Q2 = mLf Q2 = (20)(80) Q2 = 1600cal

32 Q3 = calor sensible necesaria para calentar el agua desde 0°c hasta 100°c
Q3 = mCe(100-0) Q3 = (20)(1)(100) Q3 = 2000cal Q4 = calor latente de vaporización necesaria para vaporizar todo el agua a 100°c (Lv=540cal/gr) Q4 = mLv Q4 = (20)(540) Q4 = 10800cal Q5 = calor sensible necesario para calentar el vapor desde 100°c hasta 150°c Q5 = mCe ( ) Q5 = (20)(0.5)(50) Q5 = 500cal El calor necesario total será: Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=15000cal

33 Ejemplo: Se mezclan 5gr de hielo a 0°C con 45gr de agua a 10°C ¿Qué cantidad de energía gana el hielo cuando el sistema se estabiliza?

34 solución 0°c T 10°c Q1 Q2 Q3

35 Cuando el sistema se estabiliza se cumple que:

36 Cuando la temperatura del equilibrio T=1°C, entonces la cantidad de calor que gana el hielo es:

37 MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DECALOR
El calor se define como la forma de energía que se puede transferir en forma natural de un sistema a otro como resultado de la diferencia de temperatura. CONDUCCIÓN CONVECCIÓN RADIACIÓN

38 Mecanismos de transmisón de calor
Conducción: transferencia de energía desde cada porción de materia a la materia adyacente por contacto directo, sin intercambio, mezcla o flujo de cualquier material. Mecanismos de transmisón de calor Radiación: transferencia de energía mediada por ondas electromagnéticas, emanadas por los cuerpos calientes y absorbidas por los cuerpos fríos. Convección: transferencia de energía mediante la mezcla íntima de distintas partes del material: se produce mezclado e intercambio de materia. Convección natural: el origen del mezclado es la diferencia de densidades que acarrea una diferencia de temperatura. Convección forzada: la causa del mezclado es un agitador mecánico o una diferencia de presión (ventiladores, compresores...) impuesta externamente.

39 Transferencia de calor por conducción
Colisiones y difusión de moléculas Interacción de partículas sólidos Vibración de moléculas líquidos gases

40 Ley de Fourier: determinación del flujo de calor
Conducción Ley de Fourier: determinación del flujo de calor (Estado estacionario) Conductividad térmica (W·m-1·grado -1): calor que atraviesa en la dirección x un espesor de 1 m del material como consecuencia de una diferencia de 1 grado entre los extremos opuestos X Gradiente de temperatura (grados/m): variación de la temperatura en la dirección indicada por x. Calor difundido por unidad de tiempo Superficie (m2): superficie a través de la cual tiene lugar la transmisión de calor

41 Ecuación para la conducción del calor
Que se conoce como ley de Fourier de conducción de calor. El calor es conducido en la dirección de la temperatura decreciente, y el gradiente de temperatura se vuelve negativo cuando la temperatura disminuye con x creciente.

42 Ecuación para la conducción del calor

43 Conductividades térmicas de algunos materiales a temperatura ambiente
k Malos conductores Buenos conductores La conductividad térmica cambia con el estado de agregación ... pero la capacidad de transporte de calor no depende sólo de la conducción

44 CONDUCCIÓN DEL CALOR (Placa plana)
EJEMPLO 1: CONDUCCIÓN DEL CALOR (Placa plana) A Integración de la ecuación de Fourier Conductividad térmica Área Calor transferido en el tiempo t Espesor

45 Gradiente de temperaturas
Cálculo del flujo de calor a través del tabique de una habitación, de 34 cm de espesor, siendo las temperaturas interior y exterior de 22 ºC y 5 ºC respectivamente. Tómese como valor de la conductividad k = 0.25 W·m-1·K Gradiente de temperaturas xdentro xfuera Tdentro Gradiente de temperaturas constante   la temperatura varía linealmente Densidad de flujo Tfuera 0.34 m Gradiente de temperaturas constante   densidad de flujo constante

46 Resistencias térmicas
Cuando el calor se transfiere a través de una pared aparece una resistencia a la conducción T1 T2 x Conductividad Resistencia térmica en W-1·m2·K Similitud con circuitos eléctricos I Vo R =

47 Ejemplo. Resistencias en serie
Resistencia equivalente = suma de resistencias Ejemplo Calcúlese la resistencia térmica de la pared de un refrigerador, formada por tres capas de material, cuyos espesores son, de dentro afuera 2 cm, 10 cm y 3 cm. Las conductividades térmicas de los tres materiales son, respectivamente, 0.25, 0.05 y 0.20 W· m-1 ·K-1. 2 10 3 (cm) W-1·m2·K Resistencias en serie W-1·m2·K W-1·m2·K W-1·m2·K

48 CONVECCIÓN La convección es un fenómeno de transporte (materia y energía) que tiene su origen en diferencias de densidad. Cuando un fluido se calienta, se expande; en consecuencia su densidad disminuye. Si una capa de material más fría y más densa se encuentra encima del material caliente, entonces el material caliente asciende a través del material frío hasta la superficie. El material ascendente disipará su energía en el entorno, se enfriará y su densidad aumentará, con lo cual se hundirá reiniciando el proceso.

49 Transferencia de calor por convección
La convección es el modo de transferencia de energía entre una superficie sólida y líquido o gas adyacente que está en movimiento, y tiene que ver con los efectos combinados de conducción y movimiento del fluido: mientras más rápido sea éste mayor es la transferencia de calor por convección.

50 Ley de enfriamiento de Newton
Coeficiente de convección Superficie de intercambio T Temperatura superficial Temperatura del fluido libre T fluido libre Capa límite T superficial

51 Transferencia de calor por convección

52 Valores típicos del coeficiente de convección

53 Transferencia de calor por radiación
Las energías radiantes podemos mencionar: Los rayos cósmicos Rayos x Rayos gama Rayos ultravioleta La luz visible Rayos infrarrojos Ondas de radio

54 TERMODINÁMICA Es la ciencia que analiza las leyes de la transferencia de energía y el estudio de las propiedades de las sustancias involucradas. CONCEPTOS PREVIOS SISTEMA TERMODINÁMICO Es aquella región del espacio que se va a seleccionar para analizar los fenómenos que ocurren en él. Un sistema termodinámico es: Sistema Cerrado Sistema Abierto

55 Sistema Cerrado Cuando no existe transferencia de masa entre el sistema y sus alrededores o ambiente. El Sistema Cerrado a su vez puede ser: Sistema Aislado Sistema Adiabático Sistema Cerrado m=cte límite o frontera del sistema

56 Sistema Aislado Es un sistema cerrado incapaz de interactuar energéticamente con el medio que lo rodea, es decir, no intercambia calor, masa, trabajo con el medio circundante

57 Sistema Adiabático Es un sistema cerrado que se caracteriza por ser impermeable al calor fundamentalmente, es decir, no admite ni emite calor a través de su límite o frontera. Sistema Adiabático Q=0

58 Sistema Abierto Es aquel que intercambia masa con el medio que lo rodea a través de su límite o frontera. Ejemplo: El motor de un automóvil, una bomba de agua, una turbina, etc.

59 EQUILIBRIO TERMODINAMICO
Un sistema se encuentra en equilibrio termodinámico con su medio interior cuando no hay transferencia energética que altere sus propiedades termodinámicas, o sea, no hay cambio de estado

60 EQUILIBRIO TERMICO Sucede cuando entre sistemas y su medio exterior no hay transferencia de calor. Esto se observa cuando las temperaturas son iguales

61 LEYES DE LA TERMODINAMICA
Primera ley de la Termodinámica Permítase que un sistema cambie de un estado inicial i aun estado final de equilibrio f, en un camino determinado, siendo Q el calor absorbido por el sistema y W el trabajo hecho por el sistema. Después calculamos el valor de Q-W. A continuación cambiamos el sistema desde el mismo estado i hasta el estado final f, pero en esta ocasión por un camino diferente, lo, hacemos una y otra ves, usando diferentes caminos en cada caso encontramos que en todos los intentos Q-W es la misma. Esto es, que aunque Q y W separadamente dependen del camino, Q-W no depende, en lo absoluto, de cómo pasamos el sistema del estado i hasta el estado f, sino solo de los estados inicial y final (de equilibrio).

62 Del estudio de la mecánica conocemos, que cuando un objeto se mueve de un punto inicial a otro final , en un campo gravitacional en ausencia de fricción, el trabajo hecho depende solo de las posiciones de los puntos inicial y final y no, de la trayectoria por la que el cuerpo se mueve. De esto concluimos que hay una energía potencial, función de las coordenadas espaciales del cuerpo, cuyo valor final menos su valor inicial, es igual al trabajo hecho al desplazar el cuerpo. Ahora, en la termodinámica, encontramos experimentalmente, que cuando en un sistema ha cambiado su estado, la cantidad de energía depende solo de las coordenadas inicial y final y no, en absoluto, del camino tomado entre estos puntos extremos. Concluimos que hay una función de las coordenadas termodinámicas, cuyo valor final, menos su valor inicial es igual al cambio en el proceso. A esta función le llamamos FUNCION DE LA ENERGIA INTERNA.

63 Representemos la función de la energía interna por la letra U
Representemos la función de la energía interna por la letra U . Entonces la energía interna del sistema en el estado f, Uf , es solo el cambio de energía interna del sistema, y esta cantidad tiene un valor determinado independientemente de la forma en que el sistema pasa del estado i al estado f: Tenemos entonces que: Como sucede para la energía potencial, también para la energía interna, lo que importa es su cambio. Si se escoge un valor arbitrario para la energía interna en un sistema patrón de referencia, su valor en cualquier otro estado puede recibir un valor determinado. Esta ecuación se conoce como la Primera Ley de la Termodinámica al aplicarla debemos recordar que Q se considera positiva cuando el calor entra al sistema y que W será positivo cuando el trabajo lo hace el sistema.

64 A la función interna U, se puede ver como muy abstracta en este momento.
En realidad, la TERMODINAMICA clásica no ofrece una explicación para ella, además que es una función de estado que cambia en una forma predecible. ( Por función del estado, queremos decir, que exactamente, su valor depende solo del estado físico del material: su constitución, presión, temperatura y volumen) La primera ley de la termodinámica, se convierte entonces en un enunciado de la ley de la conservación de la energía para los sistemas termodinámicos. La energía total de un sistema de partículas, U cambia en una cantidad exactamente igual a la cantidad que se le agrega al sistema, menos la cantidad que se le quita.

65 Podemos expresar la primera ley en palabras diciendo: Todo sistema termodinámico en un estado de equilibrio , tiene una variable de estado llamada energía interna U cuyo cambio dU en un proceso diferencial está dado por la ecuación. La primera ley de la termodinámica se aplica a todo proceso de la naturaleza que parte de un estado de equilibrio y termina en otro. Decimos que si un sistema esta en estado de equilibrio cuando podemos describirlo por medio de un grupo apropiado de parámetros constantes del sistema como presión, volumen temperatura, campo magnético y otros la primera ley sigue verificándose si los estados por los que pasa el sistema de un estado inicial (equilibrio), a su estado final (equilibrio), no son ellos mismos estados de equilibrio. Por ejemplo podemos aplicar la ley de la termodinámica a la explosión de un cohete en un tambor de acero cerrado.

66 SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA
Esta ley experimental axiomática nos permite analizar cualitativamente los proceso o transformaciones de la energía; esta ley servirá para definir la posibilidad de realización de un proceso termodinámico y sus limitaciones físicas reales. La segunda ley de la termodinámica será determinante para afirmar la validez de un proceso termodinámico cualquiera y la importancia de producir un trabajo efectivo . ES IMPOSIBLE CONSTRUIR UNA MÁQUINA QUE OPERANDO EN CICLOS TRANSFORME TODO EL CALOR QUE SE LE SUMINISTRA EN TRABAJO MECÁNICO ÚTIL.

67 MAQUINAS TERMICAS Es aquel dispositivo que para su operación continua requiere de una fuente y un sumidero, la maquina térmica es el dispositivo mecánico que se encarga de transformar la energía calorífica que se le transfiere en energía mecánica. Ejemplo: Los motores de combustión interna (petróleo, gasolina) las turbinas a vapor, los turbo compresores. Un ejemplo típico de maquinas térmicas lo constituye la planta de generación de vapor.

68 Qa Turbina Ws caldera T°c Qb condensador We B bomba

69 DONDE: Qa: cantidad de calor suministrado al vapor en la caldera de una fuente de alta temperatura Qb: cantidad de calor liberado del vapor en el condensador en un sumidero de baja temperatura WS: cantidad de trabajo entregado por el vapor cuando se expande en la turbina We: cantidad de trabajo requerido para comprimir el agua a la presión de la caldera.

70 Descripcion El vapor procedente del caldero se expande adiabáticamente en la turbina desarrollando trabajo ,hasta una presión mucho menor. En el condensador el vapor disipa calor a transformarse en liquido Puesto que la presión en este es mucho menor que la presión en el caldero ,una bomba incrementa la presión del liquido para introducirlo a este requiriéndose un trabajo negativo para ello. Mediante la adición de calor en el caldero el liquido se vaporiza y va nuevamente ala turbina completándose así el ciclo termodinámico mostrado. La máquina térmica (TURBINA) tiene por objetivo transformar el calor en trabajo y también se le denomina maquina de potencia y a su ciclo ciclo de potencia

71 MÁQUINA TÉRMICA Fuente “T>” Qa Donde : Qa=Wn+Qb Wn=Qa-Qb Wn MT Qb
Sumidero “T<” Qa Qb MT Wn Donde : Qa=Wn+Qb Wn=Qa-Qb

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73 SUMIDERO Es aquel foco térmico en el cual se desfoga el calor previamente utilizado, normalmente recepciona calor. Su temperatura siempre es menor que la temperatura de la fuente Ejemplo: Los condensadores camisetas de agua, etc. FUENTE Es aquel foco térmico que transfiere calor a la sustancia de trabajo Ejemplo Generadores de vapor, calderos, hornos, etc

74 FOCO TERMICO Es aquel sistema de masa inmensamente grande el cual se le puede sustraer o entregar calor sin que su temperatura experimenta notable cambios.

75 REPRESENTACION ESQUEMÁTICA DE UNA MAQUINA TERMICA
Fuente “Ta” Sumidero “Tb” candensador Caldero horno Qa Qb MT Wn Donde observamos : Qa=Wn+Qb Wn=Qa-Qb

76 CICLO DE CARNOT Es un ciclo teórico, que lo efectúan las máquinas reversibles con un gas perfecto. Este ciclo denominado de máxima eficiencia, está compuesto por: Dos procesos isotérmicos reversibles Dos procesos adiabáticos reversibles

77 GASES IDEALES Denominados gases pérfectos ,son los que tienen las siguinetes caracteristicas ideales Se considera que las moleculas tiene dimensiones despreciables. - Se considera que las interaccion entre moleculas no existen. Se consideran que los choques que realizan contra las paredes del recipiente que lo contiene son elasticos. Las propiedades tremodinamicas P,V,T necesarias para definir el estado termodinamicodel gas ideal se relaciona con la ecuacion de estado.

78 Pv= nRT P: Presión absoluta (N/ m2 = Pa) V: Volumen del gas (m3) n: N° de moles del gas ideal (mol) R: cte. Universal de los gases ideales R = 8.31 J / mol °K T: Temperatura absoluta del gas

79 CAPACIDAD CALORÍFICA MOLAR DE UN GAS IDEAL
La cantidad de calor necesaria para el calentamiento o enfriamiento de un gas depende de la alternativa: A volumen cte. b) A presión cte.

80 CAPACIDAD CALORÍFICA MOLAR A VOLUMEN CTE.
Es la cantidad de calor que necesita un mol de un gas para que su temperatura varie en una unidad de grado manteniendo cte. su volúmen Gas Qv Cv = Qv / n T Qv = n C T Qv = n Cv ( Tf – To) c

81 Donde: n: N° de moles T: Variación de temperatura del gas Qv: Calor suministrado a volumen cte. Los topes colocados en un cilindro que encierra el gas impide que el volumen varíe.

82 CAPACIDAD CALORÍFICA MOLAR A PRESIÓN CTE.
Es la cantidad de calorque necesita un molde un gas ideal para que su temperatura varíe en una unidad de grado sin que varie su presión. Gas Qp L c Cp = Qp / n T Qp = n C T Qp = n Cp ( Tf – To) c