CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS BÁSICOS

BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA

FACULTAD DE INGENIERÍA

COLEGIO DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

ENSAYO

CAPÍTULO 1

INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS BÁSICOS

NOMBRE DEL ALUMNO: AUTZOTZIN OMAR ISLAS LUIS

NOMBRE DEL PROFESOR: ENRIQUE MONTIEL PIÑA

MATERIA: TERMODINÁMICA

HORARIO: 4:00-5:00 PM

CICLO: OTOÑO 2015

La termodinámica es una materia fascinante que trata sobre la energía, la cual es esencial para la conservación de la vida mientras que la termodinámica ha sido por mucho tiempo una parte fundamental del estudio de ingeniería en todo el mundo. Es una ciencia que tiene una amplia aplicación: desde los organismos microscópicos hasta los electrodomésticos, los vehículos de transporte, los sistemas de generación de energía eléctrica e incluso la filosofía. Así como otras ciencias dentro de la termodinámica se hace uso de un vocabulario en específico, lo que constituye una base sólida para el desarrollo de ésta ciencia y evita posibles malas interpretaciones, en este capítulo obtendremos conocimientos básicos sobre lo que es y cómo funciona la termodinámica, desde los instrumentos de medición hasta como resolver problemas aplicados en la ingeniería.

1. TERMODINÁMICA Y ENERGÍA

Definiremos a la termodinámica como la ciencia de la energía, aunque sabemos que definir energía de manera precisa nos resulta complicado, ya que tiene la capacidad de generar cambios, es una palabra que proviene del griego donde therme (calor) y dynamis (fuerza) entendiendo que se puede convertir el calor en energía, es así como a partir del año 1850 surgen de forma simultánea las leyes de la termodinámica, y la 1ra ley nos dice: la energía es una propiedad termodinámica, la energía cambia pero su cantidad total es constante (fig. 1.1) y la 2da ley afirma: la energía tiene cantidad así como calidad (fig. 1.3).

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La termodinámica estudia a las partículas desde distintos enfoques, cuando no se requiere conocer el comportamiento de las partículas se le llama termodinámica clásica y cuando el enfoque es más elaborado, para conocer grandes grupos de partículas se le conoce como termodinámica estadística. 

Es difícil imaginar un área que no se relacione de alguna manera con la termodinámica, por mencionar una casa ordinaria, los utensilios o aplicaciones diseñados mediante principios de la termodinámica.

1. IMPORTANCIA DE LAS DIMENSIONES Y SUS UNIDADES

 En la actualidad son de uso común dos sistemas de unidades y éstos son: El sistema inglés conocido como United States Customary System (USCS) y el SI también llamado sistema internacional. El sistema internacional se usa para trabajo científico y de ingeniería en la mayor parte de las naciones industrializadas, sin embargo Estados Unidos es el único que aún no adopta éste sistema.

[pic 3]Nos hace mención de las unidades fundamentales y secundarias tanto del sistema internacional como del sistema inglés, y que la masa de un cuerpo es la misma sin importar su ubicación en el universo; sin embargo, su peso se modifica con un cambio en la aceleración gravitacional y se debe observar que la fuerza de gravedad que actúa sobre una masa se debe a la atracción entre las masas y, por lo tanto, es proporcional a las magnitudes de las masas e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias entre ellas. También debemos conocer y no confundirnos con las unidades de energía y potencia, ya que para la primera es el kWh y para la potencia es kW.

Recordemos que una fórmula que no es dimensionalmente homogénea es definitivamente errónea (Fig. 1-15). 

1.  SISTEMAS CERRADOS Y ABIERTOS

Debemos entender por sistema a la cantidad de materia o una región en el espacio elegida para llevar acabo sus análisis, conformada por ciertos elementos como alrededores y frontera (fig.1-19).[pic 4]

Los sistemas pueden ser cerrados o abiertos dependiendo lo que se elija para su estudio, sea masa o volumen.

En los sistemas abiertos la masa y energia pueden cruzar sus fronteras, mientras que en el sistema cerrado la masa permanece fija.

Dentro del campo de la ingenieria existen diversos aparatos que nos sirven en la vida cotidiana y tiene mucho que ver sistemas abiertos y cerrados dentro de la termodinamica por mencionar unos como un calentador de agua o el radiador de un automovil.

1.4 PROPIEDADES DE UN SISTEMA

A las caracteristicas que tiene un sistema se le conoce como propiedades, dentro del campo de la termodinamica la presión P, temperatura T, volumen V  y masa m, por mencionar algunas, éstas pueden ser de dos tipos: intensivas o extensivas, las primeras son independientes de la masa de un sistema, denotadas con letras minúsculas y las siguientes dependen del tamaño o extensión del sistema, éstas se denotan con letras mayúsculas.

1. DENSIDAD Y DENSIDAD RELATIVA

Se define a la densidad como la masa por unidad de volumen y el reciproco a esta unidad es el volumen especifico v y se define como el volumen por unidad de masa.

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Entonces decimos que la densidad de una sustancia dependerá de la temperatura y la presión y algunas veces la densidad de una sustancia se da como relativa a la de una sustancia conocida, a esto se le llama densidad relativa y se define como el cociente de la densidad de una sustancia entre la densidad de alguna sustancia estándar a una temperatura especificada

(Tabla 1-3).[pic 7]

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1. ESTADO Y EQUILIBRIO

La termodinámica trata con estados de equilibrio, esto es que un sistema se encuentre en un estado de balance, dentro de éste sistema no habrá fuerzas que impulsen cambios.

Existen muchos tipos de equilibrios y algunos de ellos son: térmico, mecánico, químico, y un sistema no estará en equilibrio a menos que satisfagan los criterios de equilibrio necesarios. El estado de un sistema se describe mediante sus propiedades y el número de propiedades requeridas para fijar el estado de un sistema se determina mediante el postulado de estado: el estado de un sistema comprensible simple se especifica por completo mediante dos propiedades intensivas independientes.

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