INTRODUCCION_TERMODINAMICA_Unidad_I,_4a_parte,_2011[1]

•PUCMM Ingeniería Industrial

Introducción a la Termodinámica

Profesora: Yanet José

Introducción a la Termodinámica EVALUACIÓN Exámenes Porcentaje 1er. Parcial 2do. Parcial 3er. Parcial Practicas, exposiciones y reportes Examen Final

Unidades a Evaluar Unidad I y II Unidad III y IV Unidad V y VI

20% 20% 20%

Todas

20% 20%

BIBLIOGRAFÍA A CONSULTAR: Yunus A. Cengel. Michael A. Boles. Termodinámica. Mc Graw Hill.2007. Merle C. Potter. Elaíne P. Scout. Termodinámica. Thomson. 2006. Merle C. Potter. Craig W. Somerton. Termodinámica para

Introducción a la Termodinámica EVALUACIÓN Exámenes Porcentaje 1er. Parcial 2do. Parcial 3er. Parcial Practicas, exposiciones y reportes Examen Final

Unidades a Evaluar Unidad I y II Unidad III y IV Unidad V y VI

20% 20% 20%

Todas

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BIBLIOGRAFÍA A CONSULTAR: Yunus A. Cengel. Michael A. Boles. Termodinámica. Mc Graw Hill.2007. Merle C. Potter. Elaíne P. Scout. Termodinámica. Thomson. 2006. Merle C. Potter. Craig W. Somerton. Termodinámica para

INTRODUCCION A LA TERMODINAMICA

Indicadores de Evaluación • 1er Parcial

• El estudiante estará en capacidad de: • Explicar los conceptos básicos, de calor y trabajo

• • • •

establecer la diferencia entre ellos, conectarlos y compararlos entre sí. Seleccionar e interpretar las tablas termodinámicas Analizar un sistema energético simple Conocer, identificar los conceptos de gases ideales, procesos politrópicos y sistemas adiabáticos Comprobar su aplicación industrial

Indicadores de TERMODINAMICA evaluación…. • 2do Parcial • El estudiante estará en capacidad de: • Analizar la 1ª y 2ª Ley de la Termodinámica, aplicación • Identificar los diferentes tipos de sistemas, y volumen de • • • • •

control y al aplicación de la 1ª ley en estos. Combinar la aplicación de las dos leyes, su interrelación. Explicar, calcular el concepto de entalpia y entropía, e identificarlo en las tablas termodinámicas. Analizar el Ciclo de Carnot, su aplicación Conocer los sistemas isentrópicos. Comprobar su aplicación industrial

INTRODUCCION A LA TERMODINAMICA Indicadores de evaluación…. • 3er Parcial • El estudiante estará en capacidad de: • Analizar los procesos industriales

utilizando los conceptos ya evaluados • Conocer, identificar y calcular los diferentes equipos industriales que operan con principios termodinámicos. • Analizar los Ciclos de Rankine, Brayton, Refrigeración, su aplicación.

INTRODUCCION A LA TERMODINAMICA Indicadores de evaluación…. • Otras evaluaciones • Prácticas, asignadas después de cada tema,

ejercicios • Lecturas, investigaciones en grupo para ser presentadas en el aula • Reportes de visitas técnicas y conferencias. •

Examen Final

• Evaluación de todos los contenidos, haciendo

énfasis en los mas importantes, los cuales han de irse destacando durante el proceso.

Introducción a la Termodinámica DESCRIPCIÓN

Análisis de los conceptos fundamentales de la Termodinámica. Trabajo y Calor. Primera y Segunda Ley de la Termodinámica, y aplicaciones. Ciclos de generación de potencia. Principios de la refrigeración.

su

n ro ucc n a a Termodinámica COMPETENCIAS DEL CURSO •Conocer las propiedades termodinámicas

de las sustancias. •Explicar el comportamiento de una substancia pura en sus diferentes fases, usando los diagramas de equilibrio. •Determinar el trabajo efectuado por sistemas simples. •Conocer la Ley Cero de la Termodinámica. •Analizar la Primera Ley en un sistema termodinámico. •Explicar el concepto de entalpía. •Analizar la Segunda Ley en un sistema termodinámico.

n ro ucc n a a Termodinámica COMPETENCIAS DEL CURSO…. •Explicar el concepto de entropía. •Explicar la irreversibilidad de

los

procesos. •Analizar el ciclo de Carnot. •Calcular la eficiencia del ciclo de Carnot. •Analizar los ciclos de potencia Rankine y Brayton. •Calcular la eficiencia de ciclos simples. •Apoyar el conocimiento de los temas

tratados

con

las

visitas

técnicas,

Introducción a la Termodinámica Unidad I

Conceptos Básicos •Presión • Temperatura •Volumen Específico •Densidad •Energía Interna •Calor Específico

Introducción a la Termodinámica Unidad I •

Presión

Es la fuerza normal que ejerce un fluido por unidad de área. Por lo tanto sólo se refiere a gas o liquido. Y esta representada por el Pascal (Pa), es decir Newtons por Mts2. 1Pa=1N/m2 Kilopascal , 1 KPa = 10ª3 Pa Megapascal, 1MPa = 10ª6 Pa

Introducción a la Termodinámica Unidad I  Otras unidades de Presión son: •

Bar, 1 bar = 10 ª5 Pa =0.1 MPa = 100 kPa

•

Atmosfera, 1 atm = 101,325 Pa = 101.325 kPa = 1.01325 bar

•

Libra fuerza por pulgada cuadrada, Lbf/in2= psi 1atm = 14.696 psi

Introducción a la Termodinámica Unidad I 

•

Otras unidades…… Kilogramo fuerza por centímetro cuadrado, 1 kgf/cm2 = 9.807 N/cm2 = = = =

9.807 x 10ª4 N 9.807 x 10ª4 0.9807 bar 0.9679 atm


•

Esfuerzo Normal

Es el termino equivalente a presión utilizado para los sólidos y se define como la fuerza que actúa perpendicularmente a la superficie por unidad de área . •

Presión Absoluta

Es la presión real en una posición determinada, y se mide en relación al vacio absoluto, presión cero absoluta. Se representa como Pa, y las unidades como psia.


•Presiones

de Vacío

Son las presiones por debajo de la presión atmosférica. Se miden en medidores de vacio que indican la diferencia entre las presiones atmosféricas y absoluta. •Presión

Manométrica

Es la diferencia entre la presión absoluta y la presión atmosférica local. Se representa como Pg y las unidades como psig.  P manométrica = P abs – P atm

Introducción a la Termodinámica Unidad I  Ejemplo

En un evaporador el medidor de vacio nos da una presión de 10.4 psi, y la presión atmosférica en el lugar es de 12.5 psi, ¿Cuánto es la presión absoluta dentro del sistema? P absoluta = P atm – P vacio P abs = 12.5-10.4 = 2.1 psi


Variación de la Presión con la altura

Esta esta representada por la siguiente ecuación: P = P atm + ρ gh P manométrica = ρ gh Donde ρ es la densidad del fluido G es la gravedad, 9.807 m/s

Introducción a la Termodinámica Unidad I  Tomar

en cuenta que: • La presión de un fluido no cambia en dirección horizontal sin embargo esta se incrementa con la profundidad y lo hace de forma lineal. • La variación de presión con el peso es insignificante para los gases debido a su baja densidad. • La variación de la densidad de los líquidos es insignificante, igualmente para los gases si la elevación es moderada. Sin embargo cuando tenemos cambios de temperatura no es así.

Introducción a la Termodinámica Unidad I  Tomar

en cuenta ……

• La presión en un fluido en reposo no depende de la forma

o sección transversal del recipiente. Es decir cambia verticalmente pero es constante en la demás direcciones.


LEY DE PASCAL

La presión ejercida en cualquier lugar de un fluido encerrado, confinado, se incrementa en la misma cantidad en todas partes, es decir, la presión en todo el fluido es constante. Siendo igual en la dirección horizontal .

Introducción a la Termodinámica Unidad I EQUIPOS DE MEDICION DE PRESION • MANOMETRO Es un dispositivo utilizado para medir las diferencias de presiones pequeñas y moderadas, basado en el principio de que un cambio de elevación de un fluido en reposo corresponde a la variación de la presión entre la gravedad por la densidad del fluido. Este se compone de un tubo de vidrio o plástico en U que contiene un fluido como mercurio. Generalmente se utilizan fluidos pesados porque pueden manejarse presiones elevadas y así poder utilizar una escala manejables.

Introducción a la Termodinámica Unidad I • Formulas AP1= A P atm + W Donde W = mg = ρ g V= ρ g h A Si dividimos por A, P1 = P atm + ρ g h (kPa) La diferencia de presión se expresa: P =P1 –P atm = ρ g h


Ejemplo 1-2

Se usa un manómetro para medir la presión en un tanque, el fluido tiene una densidad relativa de 0.85 y la altura de la columna del manómetro es de 55 cm, si la P atm local es de 96 kPa, determine la presión absoluta dentro del tanque.  P1 = P atm + ρ g h multiplicamos la ρ relativa por la densidad del agua 1000 kg/m3, ρ = 850 kg/m3

P1 = 96 kPa +(850 kg/m3)(9.807 m/s2)(.55m)(1 kPa/1000N/m2) P1 =100.6 kPa


BAROMETRO

Dispositivo para medir la presión barométrica. Su forma de medirla fue probada por Torricelli que sustento que esta puede medirse al invertir un tubo lleno de Hg en un recipiente con Hg, abierto a la atmosfera. La presión del punto en contacto del tubo con el liquido del recipiente es igual a la P atm y la P en la parte superior del tubo es insignificante por lo que se considera la

Introducción a la Termodinámica Unidad I  Presión,

P=

gh

Siendo Hg = 13595 kg/m3 g= la aceleración gravitacional local h= la altura de la columna de Hg arriba de la superficie libre La unidad regularmente utilizada es la Atmosfera Std, que es la presión producida por una columna de Hg de 760 mm de altura, ρ Hg= 13595 kg/m3 y g=9.807 m/s2


Ejemplo 1-3

• Determine la presión ejercida sobre un buzo

a 30 m por debajo del la superficie  P = P atm + gh = 101 kPa + 1.03(1000kgr/m3)(9.81)m/s2)(30m) (1kPa/10ª3N/m2 ) = 101 kPa + 303036.3 kgr/ms2(1kPa/10ª3 kgr x m/s2 x m2) = 101 kPa + 303.03 kPa = 404.03 kPa


Ejemplo 1-4

Determine la P atm en un lugar donde el barómetro mide750 mm Hg y la densidad del Hg es 13,600 kg/m3 gh  P atm = = 13600 kg/m3 x 9.81 m/s2 x 0.750 m(1kPa/10ª3N/m2 ) = 100.062 kPa


TEMPERATURA

La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente o frio. Físicamente es una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico definida por la ley cero de la termodinámica.


Ley Cero de la Termodinámica

Esta establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercer cuerpo, están en equilibrio térmico entre si. Si sustituimos ese tercer cuerpo por un termómetro diríamos que dos cuerpos están en equilibrio si indican igual temperatura aunque no se encuentren en contacto.


•ESCALAS

DE TEMPERATURA

Estas permiten a la ciencia una base común para la medición de temperatura. Se han establecido varias de ellas y se basan en algunos estados fáciles de producir , como los puntos de ebullición del agua (mezcla de agua liquida y de vapor de agua, sin aire, en equilibrio a 1 atm) y congelamiento del agua (una mezcla de hielo y agua en equilibrio con aire saturado con vapor a 1 atm).


•

ESCALAS

Celsius Punto de hielo es 0 oC Punto de vapor 100 oC o

Fahrenheit Punto de hielo es 32 oF Punto de vapor 212 oF o

Introducción a la Termodinámica Unidad I • Escala de Temperatura Termodinámica Es una escala de temperatura independiente de las propiedades de cualquier sustancia o sustancias. En el Sistema Internacional es la escala Kelvin (K). Y la T min es o el cero absoluto es decir 0 K. En el Sistema Inglés es la escala Rankine (R). o Existe también la Escala de Temperatura del Gas o Ideal , estas se miden por medio de un termómetro de gas a volumen constante.

Introducción a la Termodinámica Unidad I • El termómetro utilizado en la escala

de T de gas ideal funciona bajo el principio de que a bajas presiones, la temperatura de un gas es proporcional a su presión a volumen constante, es decir varia en forma lineal con la presión


RELACIONES DE LAS ESCALAS

o

La relación de Kelvin con Celsius,

T (K) = T (oC) + 273.15 o

La relación de Rankine con Fahrenheit ,

T (R) = T (oF) + 459.67 En los dos sistemas de unidades se relacionan de la sigte manera, o

T (R) = 1.8 T (K) T (oF) = 1.8 T (oC) + 32


• En termodinámica si la relación expresada

implica diferencias de temperatura, se puede usar tanto K o oC, pero si la relación implica solo temperaturas en lugar de diferencias debe usarse K. • Cuando se trata de cambios de T, el intervalo en ambas escalas es el mismo. T (K) = T (oC) T (R) = T (oF)


Ejemplo 1- 5

En un mezclador tenemos un liquido a 28 oC. ¿Cuál es su temperatura en R, K y o F? T (K) = 28 + 273.15 = 301.15 T (R) = 82.4+ 459.67 =542.07 T (oF) = 1.8 (28) + 32 = 82.4 Se podía calcular también la T (R) T (R) = 1.8 T (301.15) = 542.07


VOLUMEN ESPECIFICO

Es el volumen por unidad de masa, es el recíproco a la densidad. v=V/m=1/ (m3/kgr) • DENSIDAD

Es la masa por unidad de volumen. Esta depende de la temperatura y la presión. = m / V (kgr/m3)

Introducción a la Termodinámica Unidad I En la mayoría de los gases la densidad es proporcional a la P e inversamente proporcional a la T. En el caso de los líquidos y sólidos, como estos no son compresibles su variación con la presión es insignificante. La densidad es relativa cuando se calcula en relación a la densidad de una sustancia std, como el agua.

Introducción a la Termodinámica Unidad I , 3ª Parte •

CALOR ESPECIFICO

Es la propiedad que permite comparar la capacidad de almacenamiento de energía de diferentes sustancias. Se puede definir también como la energía requerida para elevar la temperatura de una masa unitaria de una sustancia en un grado.  En

termodinámica tenemos :

•

Introducción a la Termodinámica Unidad I Calor especifico a Volumen Constante (Cv)

Es la energía requerida para aumentar la temperatura de una masa unitaria de una sustancia en un grado, cuando el volumen se mantiene constante •

Calor Especifico a Presión Constante (Cp)

Es la energía requerida para aumentar la temperatura de una masa unitaria de una sustancia en un grado cuando la presión se mantiene constante.


El Cp siempre es mayor que el Cv ya que a P cte el sistema se expande y la energía par lograr esta expansión también debe ser suministrada al sistema.


•

FORMAS DE ENERGIA

Térmica o Mecánica o Cinética o Potencial o Eléctrica o Magnética o Química o Nuclear o


•

ENERGIA TOTAL

La suma de todas las energías de un sistema es la energía total (E). Generalmente se representa por unidad de masa, e y es igual a: e= E/m (kJ / kg) En termodinámica trabajamos con el cambio de la energía total y este es independiente del punto de referencia elegido, y se consideran dos grupos de energía que forman la energía total de un sistema:


Energía Microscópicas

Esta relacionada con la estructura molecular de un sistema y el grado de su actividad molecular, independiente de los marcos de referencia externos •

Energía Interna

Es la suma de todas las energías microscópicas de un sistema. Se relaciona con la estructura y el grado de actividad moleculares. Se representa por U

Introducción a la Termodinámica Unidad I Manifestaciones de la U Energía sensible, porción de U de un sistema asociada con la Ec de las moléculas Energía latente, U asociada con la fase de un sistema. Energía química o de enlace, U asociada con los enlaces atómicos en una molécula. Energía nuclear , U asociada con los enlaces dentro del núcleo del átomo.

Introducción a la Termodinámica Unidad I • Estos tipos de energía pueden almacenarse en un

sistema y representan formas estáticas de energía. Los tipos de energía que no se almacenan son las dinámicas o interacciones de energías y salen del sistema. En el caso de un sistema cerrado estas interacciones son la transferencia de calor y el trabajo.


•

Energías macroscópicas

Son las que el sistema posee como un todo en relación con un marco de referencia exterior. Estas son: o Energía Cinética Es la energía que tiene un sistema como resultado de su movimiento en cierto marco de referencia.

EC= m V2/2

(kJ) V velocidad del sistema con algún marco de referencia.

Por unidad de masa,

ec = V2 / 2

(kJ /kg)


Energía Potencial

o

Es la energía que un sistema posee como resultado de su elevación en un campo gravitacional.

EP = m g z

(kJ)

por unidad de masa, masa,

ep = g z

(kJ / kg)

Donde g es la gravedad y z es la elevación del centro de gravedad en relación con un plano de

Introducción a la Termodinámica Unidad I La energía total es,

E = U + EC + EP = U + mV2/2 + mgz

(kJ)

Por unidad de masa,

e = u + ec + ep = u +V2/2 + g z

(kJ/kg)

La mayoría de los sistemas cerrados no experimentan cambios en su Ec y Ep durante un proceso. Cuando en estos la v y z permanecen constantes se les llama Sistemas Permanentes, y en ellos los cambios de E y U son iguales.


• DIMENSIONES Y UNIDADES

Dimensiones, cantidad física o Unidades, magnitudes asignadas a las dimensiones o Dimensiones básicas, m, L, t, T o Dimensiones secundarias, v, E, V o

Introducción a la Termodinámica Unidad I • SISTEMAS DE UNIDADES

Se utilizan dos sistemas: o Sistema Ingles: No tiene base numérica y la relación entre algunas de sus unidades se establece de forma arbitraria. En este las unidades de masa, longitud y tiempo son: lbm, ft, s. La unidad de fuerza es la lbf y la de energía es Btu (energía requerida para elevar en un grado la T de 1 lbm agua a 68 oF.


Sistema Internacional: Simple y lógico

basado en una relación decimal entre las distintas unidades, se usa para trabajos científicos y en ingeniería. • En este las unidades de masa, longitud y tiempo son: kg, m, s. La unidad de fuerza es el N y la unidad mas común de energía es kJ . La energía necesaria para elevar 1oC la T de 1 gr de agua a 14.5 oC es 1 cal (1 Btu=1.0551 k J)


SISTEMAS TERMODINAMICOS

Es una cantidad de materia o una región en el espacio escogida para ser estudiada. La masa o región que le rodea se llama alrededores, la superficie que le separa de los alrededores se le llama frontera, y esta puede ser fija o móvil. Y estos serán cerrados o abiertos dependiendo si se elige una masa fija o volumen fijo.

Introducción a la Termodinámica Unidad I  Los

•

sistemas pueden ser :

Sistemas Cerrados o Masa de Control

Consiste en una cantidad fija de masa y ninguna otra masa puede cruzar su frontera. Es decir ninguna mas puede entrar o salir del sistema, sin embargo la energía en forma de calor o trabajo puede cruzar la frontera y su volumen no tiene que ser fijo.


•

Sistema aislado

Es cuando en un sistema se impide que la energía cruce su frontera

•

Introducción a la Termodinámica Unidad I Sistema Abierto o Volumen de Control

Es una región elegida en el espacio, encierra un dispositivo que tiene que comprende un flujo de masa (compresor, calentador de agua, turbina, tobera). Para su estudio se debe elegir la región dentro del dispositivo como el volumen de control. En estos tanto la masa como la energía cruzan la frontera, llamada superficie de control.

Introducción a la Termodinámica Unidad I  Las

fronteras de un sistema abierto pueden ser :

• Fijas • Móviles • Reales • Imaginarias

En estos sistemas puede haber interacciones de calor, masa y trabajo.



•

SUSTANCIA PURA

Son las sustancias que tienen una composición química fija y propiedades específicas bien definidas, puede estar conformada por más de un elemento químico ya que lo importante es la homogeneidad de la sustancia. Sus propiedades no varían, aun cuando dicha sustancia pura se encuentre formando parte de una mezcla. Ejs.: el agua, el alcohol, el nitrógeno, el oxígeno, el dióxido de carbono.


•

ESTADO DE UNA SUSTANCIA PURA

Solido, Liquido y Gaseoso, son los tres principales estados en los que pueden aparecer las diferentes sustancias. Sus propiedades describen la condición del sistema. Estas sufren procesos que les obligan a cambiar de fase o estado. Si el sistema no experimenta ningún cambio todas sus propiedades se pueden medir.

Introducción a la Termodinámica Unidad I ESTADO DE UNA …….

Si el estado es especifico sus propiedades tienen valores fijos. En termodinámica trabajamos con estados en equilibrio, balanceado y este no experimenta cambios cuando se encuentra aislado de sus alrededores


FASES DE LAS SUSTANCIAS

Fase es toda porción de un sistema con la misma estructura, con aproximadamente la misma composición y propiedades en todo el material que la constituye y con una interfase definida con toda otra fase vecina. Las fases en termodinámica son los distintos estados homogéneos en los que se presenta una


•

FASES DE LAS ………

sustancia al ir cambiando su estado termodinámico (temperatura, presión o concentración). Los tres estados de fases de la materia son: sólido, líquido y gaseoso.


•

DIAGRAMAS DE FASES

• Es la representación gráfica de las fronteras

entre diferentes estados de la materia de un sistema, en función de variables elegidas para facilitar el estudio del mismo. Cuando en una de estas representaciones todas las fases corresponden a estados de agregación diferentes se suele denominar diagrama de cambio de estado, en termodinámica se emplean sobre todo los diagramas de fase de una sustancia pura.

Introducción a la Termodinámica Unidad I • Los diagramas de fase más sencillos son los de

presión-temperatura de una sustancia pura, como puede ser el del agua. En el eje de ordenadas se coloca la presión y en el de abscisas la temperatura. Generalmente, para una presión y temperatura dadas, el cuerpo presenta una única fase excepto en las siguientes zonas:


•

Punto triple: En este punto del diagrama coexisten los estados sólido, líquido y gaseoso. Estos puntos tienen cierto interés, ya que representan un invariante y por lo tanto se pueden utilizar para calibrar termómetros.


•

DIAGRAMA DE FASES

Introducción a la Termodinámica Unidad I Es importante señalar que la curva que separa las fases vapor-líquido se detiene en un punto llamado punto critico. Más allá de este punto, la materia se presenta como un fluido súper crítico que tiene propiedades tanto de los líquidos como de los gases. En el diagrama PV del agua, la línea que separa los estados líquido y sólido tiene pendiente negativa, lo cual es algo inusual. Esto quiere decir que aumentando la presión el hielo se funde, y también que la fase sólida tiene menor densidad que la fase líquida.

Introducción a la Termodinámica Unidad I Cuando aparecen varias sustancias, la representación de los cambios de fase puede ser más compleja. Un caso particular, el más sencillo, corresponde a los diagramas de fase binarios. Ahora las variables a tener en cuenta son la temperatura y la concentración, normalmente en masa.


PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS

Una propiedad es cualquier característica de un sistema (P, T, V, m). Estas pueden ser: o Intensivas, estas son independientes de la masa de un sistema, como son la T, P y ρ . o Extensivas , estas dependen del tamaño o extensión del sistema, como son la masa total, volumen total y cantidad de movimiento. Cuando estas se representan por unidad de masa se llaman propiedades especificas.

Introducción a la Termodinámica Unidad I Diferencia entre propiedades intensivas y extensivas m

1/2 m

1/2 m

V

1/2 V

1/2 V

T P

T P

T P

Introducción a la Termodinámica Unidad I  Tipos

•

de equilibrio:

Equilibrio Térmico, si tenemos la misma

temperatura en todo el sistema. • Equilibrio Mecánico, si no ocurren cambios de presión dentro del sistema., sin embargo esta puede variar con la altura, esta se balancearía aplicando mayor peso. • Equilibrio de Fase o Fase de equilibrio , es cuando en un sistema hay dos fases y la masa de cada fase alcanza un nivel de equilibrio y permanece en el.


•Equilibrio

Químico,

si la composición química del sistema no cambia con el tiempo, no ocurren reacciones químicas.

•Introducción a la Termodinámica

Unidad I

4ª Parte •

PROCESOS CAMBIOS FASES EN SUSTANCIA PURA

Una sustancia pura puede existir en diferentes fases dependiendo del proceso, dos fases de una sustancia pura pueden coexistir en equilibrio. Por ejemplo en la caldera existe agua líquida y vapor; un refrigerante en un condensador existe inicialmente como vapor, luego como líquido.

Liquido Comprimido, liquido que no ha empezado a evaporarse

Liquido Saturado, liquido que esta a punto de evaporarse

Mezcla Saturada de Liquido - Vapor

Vapor saturado ,Vapor a punto de condensarse

Introducción a la termodinámica Unidad I

• Temperatura de Saturación • Es la temperatura a la que una sustancia pura

cambia de fase a determinada presión. T sat • Presión de Saturación • Es la presión a la que una sustancia pura

cambia de fase a una temperatura determinada. Psat • A una Tsat=99.97 oC la Psat=101.325 kPa

Diagrama T-v proceso calentamiento del agua a Pcte

Diagrama T-v proceso calentamiento del agua a Pcte

Introducción a la termodinámica Unidad I •

CALOR LATENTE

Es la cantidad de energía absorbida o liberada durante el proceso de cambio de fase, si es en una fusión se llama calor latente de fusión, si es durante una evaporación es calor latente de evaporación. Sus valores dependen de la T o P en las que sucede el cambio de fase.

Curva de saturación de Liquido- Vapor Es un grafico de Tsat = f (Psat). Ej. Curva de saturación liquido –vapor de una sustancia pura, H2O

DIAGRAMAS PROPIEDADES PARA PROCESOS CAMBIO DE FASE Diagrama Temperatura – Volumen Especifico

Diagrama Presión -Temperatura

Superficie P-v-T


PROCESO TERMODINAMICO

Proceso: cualquier cambio de un estado de equilibrio a otro experimentado por un sistema. o Trayectoria: serie de estados por los que pasa un sistema durante este proceso. Es necesario describir los estados inicial, final, la trayectoria y las interacciones del proceso. o


•

Proceso Cuasiestático o Cuasiequilibrio

Es cuando el sistema permanece infinitesimalmente cercano a un estado de equilibrio.

Introducción a la Termodinámica Unidad I Procesos ………. PROCESO

Isotérmico Isocórico Isobárico Adiabático Politrópico

ECUACION CARACTERISTICA

P V = Constante V = Constante P = Constante P Vg = Constante P Vk = Constante

Introducción a la termodinámica Unidad I •

POSTULADO DE ESTADO

Es el numero de propiedades requeridas para fijar el estado de un sistema. El estado de un sistema compresible simple ( es decir carece de efectos eléctricos, magnéticos, gravitacionales, de movimiento y de tensión superficial) se especifica completamente por dos propiedades intensivas independientes (si una de ellas varia y la otra se mantiene constante, ej. T y V).

Introducción a la Termodinámica Unidad I • CICLO TERMODINAMICO • Este ocurre cuando un sistema al finalizar un

proceso regresa a su estado inicial, siendo los estados inicial y final idénticos. • Se denomina ciclo termodinámico a cualquier serie de procesos termodinámicos tales que durante al transcurso de todos ellos, el sistema regrese a su estado inicial; es decir, que la variación de las magnitudes termodinámicas propias del sistema sea nula.

Ejemplos de Diagrama P-V de Ciclo Termodinámico

Ciclo de Dos Procesos

Ejemplos de Diagrama….

Ciclo de Cuatro Procesos

•

Ciclos Termodinámicos…

El círculo de la imagen representa a un sistema que evoluciona a través de ciclos termodinámicos termodinámicos


Proceso de Flujo Estacionario

Es un proceso durante el cual un fluido f luido fluye de forma estacionaria (sin cambio con el tiempo) por un volumen de control. Sus propiedades pueden cambiar de un punto a otro dentro del volumen de control, pero en algún punto fijo permanecen sin cambio durante todo el proceso.

Ejs de dispositivos que operan en estas condiciones, turbinas, bombas, calderas, condensadores, intercambiadores de calor, plantas, sist refrigeración.


TABLAS TERMODINAMICAS

Presentan las propiedades de casi todas las sustancias, estas propiedades se expresan en varias tablas de acuerdo a la region estudiada, es decir a la fase en que se encuentre la sustancia y estan representadas en los dos sistemas de unidades, SI y el ingles. • Entalpia: es una combinacion de propiedades definida como el

contenido de calor y calor total, (kJ=kPa.m3) H= U + PV y h= u + Pv

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