TERMODINÁMICA

La Termodinámica se define como la ciencia de la energía y NATURALEZA Y OBJETIVO DEL ESTUDIO DE LA TERMODINAMICA La Termodinámica se define como la ciencia de la energía y de su transformación. Thermos → calor Termodinámica Dynamis → potencia

LEYES DE LA TERMODINÁMICA

temperatura, incluso si no se encuentran en contacto.” La ley Cero de la Termodinámica Establece que si un sistema A está en equilibrio térmico con otro sistema B, y este sistema B está en equilibrio térmico con otro sistema C, entonces los sistemas A y C están en equilibrio térmico. ¿Cómo sabemos que están en equilibrio térmico? A B A B C C “ Dos cuerpos están en equilibrio térmico si indican la misma lectura de temperatura, incluso si no se encuentran en contacto.”

CONCEPTOS BÁSICOS. SISTEMAS, VARIABLES Y PROCESOS Sistema: Parte del universo que es objeto de estudio. Entorno, alrededores, medio ambiente: Resto del universo Tipos de sistemas Materia Cerrado Materia Energía Aislado Abierto Materia Energía Puede intercambiar

Pared permeable Pared semipermeable Pared impermeable

50ºC 50ºC 60ºC 40ºC Pared diatérmica 60ºC 40ºC

1ª ley de la termodinámica “En un sistema aislado, la energía total del sistema permanece constante.” Este enunciado del principio de conservación de la energía aplicado a sistemas termodinámicos se conoce como Primer Principio de la Termodinámica http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo1p/primerp.html

El calor es una cantidad algebraica Criterio de signos SISTEMA Q > 0 W < 0 W > 0 Q < 0

No dependen de la “historia” o trayectoria Los sistemas se presentan de diferentes formas Þ ESTADOS caracterizados por VARIABLES termodinámicas Variable = Propiedad Termodinámica = Función de Estado No dependen de la “historia” o trayectoria del proceso. Extensivas Intensivas Tipos de variables No dependen de la cantidad de materia del sistema Ej: T, P, r No son aditivas Dependen de la cantidad Ej: m, V Son aditivas

PROCESO termodinámico Trayectoria = Camino que sigue el sistema cuando su estado cambia con el tiempo ß PROCESO termodinámico Tipos de procesos Isotermo (T = cte) Isóbaro (P = cte) Isocoro (V = cte) Adiabático (Q = 0) Cíclico (estado final = estado inicial) Irreversible Reversible (sistema siempre infinitesimalmente próximo al equilibrio; un cambio infinitesimal en las condiciones puede invertir el proceso) (un cambio infinitesimal en las condiciones no produce un cambio de sentido en la transformación).

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA La segunda ley de la termodinámica establece cuales procesos de la naturaleza pueden ocurrir o no. De todos los procesos permitidos por la primera ley, solo ciertos tipos de conversión de energía pueden ocurrir. http://www.citrevistas.cl/termo/doc_entropia_2.pdf

La segunda ley de la termodinámica, tiene muchas aplicaciones prácticas. Desde el punto de vista de la ingeniería, tal vez la más importante es en relación con la eficiencia limitada de las máquinas térmicas. Expresada en forma simple, la segunda ley afirma que no es posible construir una máquina capaz de convertir por completo, de manera continua, la energía térmica en otras formas de energía.

TAREA Cual es la función de las siguientes maquinas 1.- Turbina 2.- Compresora 3.- Bomba 4.- Calentador (intercambiador de calor) 5.- Condensador 6.- Válvula 7.- Manguera 8.- Tobera La tarea es en un máximo de 2 hojas y escrita a mano, con la simbología para cada maquina y con bibliografía correctamente escrita.

Entalpía Expansión cuasiestática de un gas Consideremos un proceso cuasiestático a presión constante Podemos escribir la primera ley en términos de los estados inicial y final del proceso. Y escribiendo el trabajo en términos de las propiedades del sistema agrupando términos podemos describir Entalpía

Presión PRESIÓN EN LOS FLUIDOS La presión es la fuerza que ejerce un fluido por unidad de área. La presión sólo se emplea cuando se trata con un gas o un liquido. En un fluido en reposo, la presión de un punto determinado es la misma en todas direcciones. La presión en un fluido aumenta con la profundidad como resultado del peso del fluido. P

AIRE La presión en un tanque que contiene un gas se considera uniforme puesto que el peso del gas es demasiado pequeño para hacer una diferencia apreciable. Psuperior = 1 atm AIRE 5 m Pinferior= 1.006 atm

Las pequeñas y moderadas diferencias de presión se pueden medir con un manómetro y una columna de fluido diferencial de altura h que corresponde a una diferencia de presión de: Donde ρ es la densidad del fluido y g es la aceleración gravitacional local.

Pmanométrica = Pabs – Patm Pvacio = Patm – Pabs Las presiones absoluta, manométrica y de vacío se relacionan por medio de Pmanométrica = Pabs – Patm Pvacio = Patm – Pabs Pabsoluta = Pmanométrica + Patmosférica Como la presión se define como fuerza por unidad de área, se usa la unidad de newtons por metro cuadrado (N/m2), que se llama pascal (Pa). Así. 1 bar = 105 Pa 0.1 Mpa = 100 kPa 1 atm = 101325 Pa 101.325 kPa = 1.01325 bars