Act 1 Termodinamica

Universidad Nacional Abierta y a Distancia - UNAD

Escuela de Ciencias Básicas, Tecnologías e Ingenierías

Programa de Ingeniería de Alimentos

15 de Septiembre de 2013

Colombia

Introducción

Buscando bases solidas sobre los diversos procesos encontramos como la termodinámica la cual es una ciencia que estudia la circulación de la energía y la relación de las propiedades físicas de la materia como son: temperatura, presión y volumen, también utiliza la densidad, el calor específico y el coeficiente de dilatación, estas son unas de las principales características que se utilizan para transformar la materia, la cual es la finalidad de un ingeniero alimentos realizar procesos productivos que transformen materia prima o cualquier fuente en productos útiles para la sociedad. La termodinámica es la base principal que debe de tener todo proceso para comenzar a realizarlo bien de ahí le siguen otras materias que también aportan su granito de arena. por esto se dice que la termodinámica es la base principal de la carrera.

Objetivos

• Comprender y tener claros el desarrollo y la estructura de los temas que se van a desarrollar durante el semestre

• Elaborar un resumen con los conceptos principales del curso de termodinámica.

• Elaborar un mapa conceptual sobre los conceptos principales que tenga en cuenta la estructura del curso (unidades, capítulos y lecciones).

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Resumen de Conceptos

UNIDAD 1 “Ley cero, trabajo y primera ley de la termodinámica”

Capitulo 1

Ley Cero de la Termodinámica

La ley cero, conocida con el nombre de la ley del equilibrio térmico el cual debe entenderse como el estado en el cual los sistemas equilibrados tienen la misma temperatura. Esta ley es de gran importancia porque permitió definir a la temperatura como una propiedad termodinámica y no en función de las propiedades de una sustancia. La aplicación de la ley cero constituye un método para medir la temperatura de cualquier sistema escogiendo una propiedad del mismo que varíe con la temperatura con suficiente rapidez y que sea de fácil medición, llamada propiedad termométrica. En el termómetro de vidrio esta propiedad es la altura alcanzada por el mercurio en el capilar de vidrio debido a la expansión térmica que sufre el mercurio por efecto de la temperatura. Cuando se alcanza el equilibrio térmico, ambos sistemas tienen la misma temperatura.

DL = aL0 DT

L – L0 = aL0 ( T – T0)

DV = bV0 DT = 3aV0 DT

Capitulo 2

Trabajo

El trabajo en termodinámica se define de la misma forma que en mecánica clásica: Cuando una parte del medio ejerce una fuerza sobre el sistema y este se mueve una distancia dx desde el punto de aplicación de la fuerza, entonces el medio ha realizado un trabajo sobre el sistema dw = F dx, F puede ser una fuerza mecánica, eléctrica o magnética.

dW=-Fdx=-pAdx=-pdV

El trabajo total realizado cuando el sistema pasa del estado A cuyo volumen es VA al estado B cuyo volumen es VB.

e debe distinguir también entre los conceptos de calor y energía interna de una sustancia. El flujo de calor es una transferencia de energía que se lleva a cabo como consecuencia de las diferencias de temperatura. La energía interna es la energía que tiene una sustancia debido a su temperatura, que es esencialmente a escala microscópica la energía cinética de sus moléculas.

El calor se considera positivo cuando fluye hacia el sistema, cuando incrementa su energía interna. El calor se considera negativo cuando fluye desde el sistema, por lo que disminuye su energía interna.

Cuando una sustancia incrementa su temperatura de TA a TB, el calor absorbido se obtiene multiplicando la masa (o el número de moles n) por el calor específico c y por la diferencia de temperatura TB-TA.

Q=nc(TB-TA)

Capitulo 3

Primera ley de la Termodinámica

La Primera ley de la termodinámica se refiere al concepto de energía interna, trabajo y calor. Nos dice que si sobre un sistema con una determinada energía interna, se realiza un trabajo mediante un proceso, la energía interna del sistema variará. A la diferencia de la energía interna del sistema y a la cantidad de trabajo le denominamos calor. El balance energético en todos los procesos químicos, biológicos, ambientales o industriales se fundamenta en la primera ley de la termodinámica.

La primera ley no es otra cosa que el principio de conservación de la energía aplicado a un sistema de muchísimas partículas. A cada estado del sistema le corresponde una energía interna U. Cuando el sistema pasa del estado A al estado B, su energía interna cambia en

DU=UB-UA

Supongamos que el sistema está en el estado A y realiza un trabajo W, expandiéndose. Dicho trabajo mecánico da lugar a un cambio (disminución) de la energía interna de sistema

DU=-W

También podemos cambiar el estado del sistema poniéndolo en contacto térmico con otro sistema a diferente temperatura. Si fluye una cantidad de calor Q del segundo al primero, aumenta su energía interna en

DU=Q

Si el sistema experimenta una transformación cíclica, el cambio en la energía interna es cero, ya que se parte del estado A y se regresa al mismo estado, DU=0. Sin embargo, durante el ciclo el sistema ha efectuado un trabajo, que ha de ser proporcionado por los alrededores en forma de transferencia de calor, para preservar el principio de conservación de la energía, W=Q.

• Si la transformación no

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