termodinÁmica. naturaleza y objetivo del estudio de la termodinamica la termodinámica se define...
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TERMODINÁMICA
NATURALEZA Y OBJETIVO DEL ESTUDIO DE LA TERMODINAMICA
La Termodinámica se define como la ciencia de la energía y de su transformación.
Termodinámica
Thermos → calor
Dynamis → potencia
LEYES 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.
A B C
“ Dos cuerpos están en equilibrio térmico si indican la misma lectura detemperatura, incluso si no se encuentran en contacto.”
BA C
La ley Cero de la Termodinámica
¿Cómo sabemosque están en equilibrio térmico?
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
MateriaEnergía
Abierto
Materia
Cerrado
MateriaEnergía
Aislado
Puedeintercambiar
Pared permeable
Pared semipermeable
Pared impermeable
60ºC 40ºC
60ºC 40ºC 60ºC 40ºC
50ºC 50ºC
Pared diatérmica
1ª ley de la termodinámica“En un sistema aislado, la energía total del sistema
permanece constante.”
http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo1p/primerp.html
Este enunciado del principio de conservación de la energía aplicado a sistemas termodinámicos se conoce como Primer Principio de la Termodinámica
UWQ
UWQ salent
WQU
El calor es una cantidad algebraica
Criterio de signos
SISTEMA
Q > 0
W < 0 W > 0
Q < 0
Los sistemas se presentan de diferentes formas Þ ESTADOS
caracterizados por VARIABLES termodinámicas
ExtensivasIntensivas
Tipos de variables
•No dependen de la cantidad de materia del sistema• Ej: T, P, r• No son aditivas
•Dependen de la cantidadde materia del sistema•Ej: m, V• Son aditivas
Variable = Propiedad Termodinámica = Función de Estado
No dependen de la “historia” o trayectoriadel proceso.
Trayectoria = Camino que sigue el sistema cuando su estado cambia con el tiempo
ßPROCESO termodinámico
Tipos deprocesos
• 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).
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.
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA
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.
TAREACual es la función de las siguientes maquinas
1.- Turbina2.- Compresora3.- Bomba4.- Calentador (intercambiador de calor)5.- Condensador6.- Válvula7.- Manguera8.- 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.
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.
)( 12 UUWQ Y escribiendo el trabajo en términos de las propiedades del sistema
)()( 1212 UUVVPQ
agrupando términos podemos describir )( 1122 PVUPVUQ
HHHQ 12 Entalpía
PRESIÓN EN LOS FLUIDOS
La presión es la fuerza que ejerce un fluido por unidad de área. Lapresión 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 conla profundidad como resultado del peso del fluido.
P
Presión
La presión en un tanque que contiene un gas se considera uniforme puesto que el peso del gas es demasiado pequeñopara hacer una diferencia apreciable.
Psuperior = 1 atm
Pinferior= 1.006 atm
AIRE 5 m
Las pequeñas y moderadas diferencias de presión se pueden medircon un manómetro y una columna de fluido diferencial de altura h que corresponde a una diferencia de presión de:
ghP Donde ρ es la densidad del fluido y g es la aceleración gravitacional local.
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 kPa1 atm = 101325 Pa 101.325 kPa = 1.01325 bars