Conceptos básicos de Termodinámica

Termodinámica Therme: calor Dynamis: movimiento (fuerzas) Siglo XVIII:“Estudio de las fuerzas que originan el calor” Estudio de las máquinas de vapor

HOY : “Ciencia que estudia las transformaciones energéticas: mecánica, eléctrica, química ,nuclear ,etc ”.Se ocupa de estados de equilibrio y no de estados dinámicos. Eólica Solar Geotérmica Hidroeléctrica Petróleo Carbón Gas Natural Nuclear Interrelaciones que existen entre las distintas formas de energía y el desorden del universo.

Otras definiciones: Parte de la física que estudia la energía y la entropía. Ciencia que estudia la relación entre el calor y el trabajo y de aquellas propiedades de las sustancias que guardan relación con ellas.

Sistema termodinámico Sistema : Porción del universo definida por el observador para llevar a cabo un estudio. Lugar o volumen de control Sistema Observador Energía

Sistema termodinámico

Universo = Sistema + Alrededor. Fronteras: Son los límites que define un sistema y pueden ser físicos (reales) o imaginarios; móviles o fijas. Alrededores : Es todo aquello que no forma parte del sistema. (lo que rodea al sistema) Universo = Sistema + Alrededor.

Sistema termodinámico Sistema termodinámico: Cantidad de materia de masa fija sobre la cual se enfoca la atención para su estudio. Sistema cerrado: Es aquel sistema en el cual no existe transferencia de materia a través de la frontera. Se pueden intercambiar diferentes formas de energía.

Volumen de control. Volumen de control : es un sistema definido cuando esta involucrado un flujo de masa durante su estudio. Sistema abierto: Es aquel que intercambia materia a través de las fronteras. Sistema aislado: Es aquel que no percibe influencias del alrededor. Ni el calor ni el trabajo cruzan las fronteras del sistema.

Propiedad termodinámica Propiedad termodinámica: es una variable que cuantifica la situación de un sistema. Esta depende del estado del sistema y es independiente de la trayectoria (esto es, de sus antecedentes) por la cual haya llegado a dicho estado. ) Podemos clasificarlas en: intensivas y Extensivas. Propiedades intensivas: Aquellas que NO dependen de la masa del sistema. (Ejemplo : presión (P), Temperatura (T), densidad (ρ). Propiedades extensivas: Aquellas que dependen de la masa del sistema. . (Ejemplo : peso (F = m x g), Volumen (V) Propiedad intensiva = (propiedad extensiva / masa ) Volumen especifico= Volumen / masa

Estado. Estado: es la condición del sistema definida por sus propiedades independientes.

Procesos. proceso: es la transformación de un estado a otro, siendo el camino del proceso la serie de estados a través de los cuales pasa. Proceso característica Isotérmico Temperatura constante Isobárico Presión constante isocórico Volumen constante Isentrópico Entropía constante Adiabático Q = 0 , no existe transferencia de calor.

Ciclo. Ciclo: es un proceso que comienza y termina en un mismo estado. Las propiedades varían durante el transcurso del ciclo. Pero al volver al estado inicial todas las propiedades vuelven a tomar sus valores originales. Equilibrio: es cuando en un sistema no ocurren cambios en sus propiedades sin un estímulo externo.

Fase. Fase: cantidad homogénea y uniforme de materia. Sustancia de trabajo: es la materia a considerar dentro del sistema en estudio. Las propiedades termodinámicas dependen de su naturaleza y de las condiciones de operación.

Sistema de unidades y factores de conversión. Cuantificar y estandarizar mediciones Sistemas de unidades. Sistema internacional Sistema ingles.

Medidas. Dimensión: cantidad física factible de ser medida. Unidad: cantidad que se toma como una medida de una dimensión. Magnitud: número obtenido como resultado de una dimensión.

Sistema Internacional (unidades básicas). Dimensión Unidad Símbolo masa kilogramo Kg longitud metro m tiempo segundo s temperatura Kelvin K Intensidad luminosa candela Cd Intensidad de corriente amperio A Cantidad de materia mol ángulo plano radian rad ángulo sólido esteradian sr

Sistema Internacional (unidades derivadas). Dimensión Unidad Símbolo Equivalencia Fuerza Newton N Kg m/ s2 Energía Joule J Kg m2/s2 Potencia Vatio(watt) W Kg m2 /s3 Presión pascal Pa Kg/ms2

Prefijos Prefijo Símbolo Factor Tera T 1012 Giga G 109 mega M 106 kilo 103 deci d 10-1 centi c 10-2 mili m 10-3 micro µ 10-6

Múltiplos de unidades del SI Símbolo equivalencia bar 105 Pa tonelada t 103 Kg litro L 10-3 m3 hectárea ha 104 m2

Sistema Ingles (unidades básicas). Dimensión Unidad Símbolo masa libra lb longitud pie ft tiempo segundo sec temperatura fahrenheit oF

Múltiplos de unidades del Sistema ingles Símbolo equivalencia 1 pie ft 12 in 1 yarda yd 3 ft 1 pie cubico ft3 1728 in3 1 British thermal unit BTU 252 cal 1 horse power hp 254,86 Btu/hr