Bibliografía CENGEL, yunus A.; BOLES, Michael A.; Termodinámica, séptima edición, Mc Graw Hill, México, 2012, págs. 2-12; 14-23.
1.1 Termodinámica y energía
Termodinámica: ciencia de la energía. Energía: Capacidad para causas cambios (realizar un trabajo) Principio de la conservación de la energía: durante una interacción, la energía puede cambiar de una forma a otra, pero su cantidad es constante. Primera ley de la termodinámica: establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará .
El cambio en el contenido energético de un cuerpo o de cualquier otro sistema es igual a la diferencia entre la entrada y la salida de energía (Eentrada- Esalida=∆E).
∆U= energía interna del sistema; Q=cantidad de calor aportado al sistema; W= trabajo Segunda ley de la termodinámica: La energía tiene calidad así como cantidad, y los procesos reales ocurren hacia donde disminuye la calidad de la energía.
El flujo del calor siempre es unidireccional y se desplazara desde los cuerpos de mayor temperatura a los de menor, hasta llegar a un equilibrio térmico (todos llegan a la misma temperatura). 1.2 Importancia de las dimensiones y unidades.
Cualquier cantidad física se caracteriza mediante dimensiones ej: masa, longitud. Las magnitudes asignadas a las dimensiones se llaman unidades ej: metros (m). Dimensiones primarias: masa (m), longitud (L), tiempo (t), temperatura (T). Dimensiones secundarias: Velocidad, Energía, Volumen.
Los sistemas de unidades más usados son: Sistema internacional: se basa en una relación decimal entre las distintas unidades y se usa para trabajo científico y de ingeniería. Sistema Ingles: No tiene base numérica sistemática evidente y varias unidades de este se relacionan entre si ej: 1ft= 12in.
Unidades Básicas Masa Longitud Tiempo Fuerza Energía
SI Kg (kilogramos) m (metros) s (segundos) N (Newton) Joule
S. Ingles Slug Ft(pies) s (segundos) Lbf (libra fuerza) Btu
Newton: La fuerza requerida para acelerar 1 masa de 1Kg a razón . Libra-fuerza: La fuerza requerida para acelerar una masa de 32.124lbm a razón de . Btu: energía requerida para elevar en 1°F la temperatura de 1lbm de agua a 968°F.
El peso del volumen unitario de una sustancia se llama peso específico y se determina a partir de donde es la densidad. El trabajo que es una energía se puede definir como la fuerza multiplicada por la distancia (N*m)= Joule. 1.3 Sistemas cerrados y abiertos
Sistema: Cantidad de materia o una región en el espacio elegida para el análisis. Sistema cerrado (masa de control): Consta de una cantidad fija de masa y ninguna otra puede cruzar la frontera. Pero la energía en forma de calor o trabajo puede cruzar la frontera, el volumen de un sistema cerrado no tiene que ser fijo. Sistema aislado: La energía NO puede cruzar la frontera. Sistema abierto (volumen de control): Es una región elegida apropiadamente en el espacio, generalmente encierra un dispositivo que tiene que ver con flujo másico como un compresor.
-Tanto la masa como la energía pueden cruzar la frontera.
-Las fronteras de un volumen de control se conocen como superficie de control. 1.4 propiedades del sistema
Cualquier característica de un sistema se llama Propiedad, estas se clasifican en: Propiedades intensivas: No dependen de la masa de un sistema. Propiedades extensivas: Dependen del tamaño del sistema. Propiedades específicas: Están en función de la masa, son propiedades extensivas por unidad de área.
*Una forma de determinar si una propiedad es intensiva o extensiva es dividir el sistema en 2 partes iguales, cada parte tendrá el mismo valor de propiedades intensivas que el sistema original, pero la mitad del valor de las extensivas. Lo que define un estado son las propiedades (temperatura, presión, volumen específico, energía interna, entalpia, entropía) 1.5 Procesos y ciclos
Cualquier cambio de un proceso de equilibrio a otro experimentado por un sistema es un Proceso, y la serie de estados por los que pasa un sistema durante este proceso es una trayectoria del proceso. Proceso cuasiestatico: el proceso va se desarrolla lentamente, dándole la oportunidad al sistema de ajustarse internamente al tiempo.
El prefijo
iso designa
un proceso en el cual algo es constante
Isobárico: presión constante. Isotérmico: temperatura constante. Isovolumetrico/ isométrico/ isoconico: volumen constante. 1.6 Presión
Presión: la fuerza normal que ejerce un fluido por unidad de área Unidad: = 1 Pa. Presión absoluta: es la presión real en una determinada posición y se mide respecto al vacío absoluto (es decir, presión cero absoluta) Presión manométrica: es la diferencia entre la presión absoluta y la atmosférica.
Presión de vacío: presiones por debajo de la atmosférica. 1.7 Temperatura, ley cero y equilibrio térmico
Cuando un cuerpo de temperatura a se pone en contacto con un cuerpo de temperatura b conde a>b, el calor de a se desplazara hacia b disminuyendo la temperatura del primer cuerpo, el flujo de calor se detendrá cuando ambos cuerpos alcancen la misma temperatura, esto se conoce como Equilibrio térmico. La ley cero de la termodinámica establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí. Escalas de temperatura: todas se basan en ciertos estados fácilmente reproducibles como los puntos de congelación y ebullición del agua.
Para el SI esta la escala Celsius en esta los puntos de hielo y vapor son respectivamente 0 y 100°C. Para el S. Ingles está el Fahrenheit en esta los puntos de hielo son 32 y 212°F.
