UNIDAD 1 MATERIA: FISICOQUIMICA 1

M en C. Vicente López Rueda

Introduccion En los procesos industriales se emplean materas primas,

servicios (agua, vapor, combustibles, etc.), materiales en proceso y productos. Todo ello se maneja en forma de corrientes , cada una debidamente identificadas y además caracterizadas por variables extensivas (dependientes de la cantidad) y por variables intensivas (de la cantidad de materia).

Las variables fundamentales suelen llamarse dimensiones básicas. Estas son la masa, el espacio, el tiempo y la temperatura.

Unidades basicas y sistemas empleados

Variables relacionadas con la energía

1. Fuerza: Es todo aquello capaz de modificar el estado de inercia de un cuerpo. Descrito como F= (masa)(aceleración).

2. Peso: Es la fuerza con la cual la tierra atrae los cuerpos en dirección vertical y descendente.

3. Trabajo: Es el producto de la fuerza por la distancia.

4. Energía: Es la capacidad para producir trabajo.

5. Potencia: Es la cantidad de energía o trabajo proporcionada en la unidad de tiempo.

Presión Es la variable intensiva definida como la fuerza ejercida sobre la

unidad de área. Presión= Fuerza/área transversal a la dirección de la fuerza aplicada

(P=F/A). Las unidades son Kg./cm2 , atmósfera, lb./plg2

Presión hidrostática: Es el peso de una columna de fluido sobre la unidad de área. Ph=Peso/área

Presión atmosférica: debido a su peso el aire produce sobre una superficie, una presión análoga a la presión hidrostática, a dicha presión se le llama atmosférica, la cual varia según los puntos de la superficie terrestre. A nivel del mar la presión atmosférica es de 1.033 Kg./cm. o 760 Mm. de Hg. La presión barométrica se mide con barómetros.

Presión manométrica: Usando la presión atmosférica como referencia la presión manométrica es una medida de la fuerza por unidad de área ejercida por un fluido. Esta se mide con aparatos llamados manómetros.

Figuras

Presion Presión de vació: Es una presión

por debajo de la presión atmosférica normal; se mide frecuentemente como la diferencia entre la presión medida y la presión atmosférica en unidades de Mm. o pulgadas de mercurio de vació.

Presión absoluta: Es la fuerza total por unidad de área ejercida por un fluido. Es igual a la presión atmosférica mas la presión manométrica.

Temperatura Escala grados Celsius

En esta escala se toma como punto cero la temperatura de fusión del hielo y como 100 la temperatura de ebullición del agua a la presión de 760 Mm. de Hg.

Escala grados Fahrenheit

En esta escala la temperatura de fusión del hielo es de 32 °F y la temperatura de ebullición a la presión normal es de 212 °F.

Escala en grados Kelvin

Es una escala absoluta en la que el cero corresponde a la temperatura mas baja posible en el universo (-273°C). Usa divisiones en grados centígrados.

Escala en grados Rankine

Es una escala absoluta en la cual el cero corresponde a la temperatura mas baja posible (- 460°F). Cada división corresponde a un grado Fahrenheit.

Recordar formulas de conversiones

Energía La energía se define generalmente como la habilidad o aptitud para

producir trabajo. Trabajo se define como la aplicación de una fuerza a través de una

distancia.

T= F x d = Energía F= m x a

Las unidades de trabajo son Julio= (Kg. / s) m = N (m) Cuando un sistema produce trabajo. Este tiene signo positivo, cuando

un sistema recibe trabajo se le pone signo negativo. La energía se manifiesta de muchos modos. Un sistema puede tener

energía como resultado de su posición sobre la tierra, de la posición de sus moléculas, por la posición de sus átomos o por la excitación de los mismos.

Tipos de Energía Energía Potencial: Es debida a la posición que guarda un cuerpo sobre el

nivel de referencia. Energía Cinética: Es la energía que tiene un cuerpo en movimiento. Energía mecánica: Es la energía que se introduce a un sistema por medio de

una bomba o que se quita por medio de una turbina. Energía de Fricción: Es la energía perdida debida a la fricción cuando un

fluido pasa a traves de las diferentes partes de un sistema. Calor o Energía calorífica: Es la energía en transito de un cuerpo a otro,

debido a la existencia de una diferencia de temperaturas entre 2 cuerpos. La adicion de calor aumenta la energía del sistema y se mide en Kcal. o BTU.

Energía Interna: Es la suma de las energías cinéticas y potenciales de todos los constituyentes del sistema. Es indicativo de cómo vario la energía en el sistema.

Energía de Presión: Es la parte de la energía interna de un cuerpo que puede hacer trabajo.

Energía Química: Es la liberada o absorbida, durante una reacción química.

Transformación de la Energía “La energía puede cambiar en un sistema, de una a otra dentro del

sistema.”

La energía potencial de un fluido en un tanque elevado se convierte en energía cinética al fluir hacia abajo del sistema en tuberías. (explicar)

La energía mecánica adicionada por una bomba puede ser transformada en energía potencial, al bombear el fluido a un posición mas elevada.

Las energías potenciales, de presión, mecánica o cinética pueden convertirse en calor a través de las perdidas por fricción.

“Aunque la energía puede cambiar de una forma a otra, solo puede transmitirse de 2 maneras: Por medio de calor o por medio de trabajo.”

Transformación de la Energía

Ver figuras

Ley de la Conservación de la Energía “La energía no puede ser creada ni

destruida, solo se transforma.” Esta ley esta basada en la observación física.

En un sistema cerrado: La materia no cruza las fronteras. Sin embargo, la energía fluye hacia o del sistema. Por ejemplo un olla Express.

En un sistema abierto: La materia como la energía pueden atravesar las fronteras del sistema.

En un sistema aislado: Es aquel a través de cuyos limites no fluyen ni la materia ni la energía; por ejemplo un termo de café.

Procesos Si una o mas variables que determinan el

estado de una sustancia cambia, la sustancia ha tomado parte de un proceso.

En general, los procesos reales producen cambios en todas las propiedades.

Pero hay ciertos procesos en los que unas variables permanecen constantes. Por ejemplo:

1. Si un proceso ocurre sin cambio de presión se dice que es Isobarico.

2. Si un proceso ocurre sin cambio de volumen (permanece constante) se dice que es Isocorico.

3. Si un proceso ocurre sin cambio de la temperatura se dice que es Isotérmico.

4. Si un proceso ocurre sin cambio en el contenido de energía se dique es Isoentalpico.

Ciclos Cuando un fluido pasa a través de una serie de procesos y retorna a su

estado inicial, se dice que ha efectuado un ciclo.

Problema propuesto

Problema propuesto