Definiciones De Termodinámica Y Usos

Unidad I: Introducción a la Termodinámica.

Definición de la Termodinámica

La palabra Termodinámica procede de las palabras del griego therme (calor) y dynamis (fuerza).

La termodinámica es una ciencia que comprende el estudio de las transformaciones energéticas y de las relaciones entre las propiedades físicas de las sustancias afectadas por dichas transformaciones.

La Termodinámica es tanto una rama de la Física como una ciencia de la ingeniería. Los ingenieros están interesados, en general, en estudiar los sistemas y como estos interaccionan con su entorno; y para facilitar esta tarea extienden el objeto de la Termodinámica al estudio de sistemas a través de los cuales fluye materia.

Usos de la Termodinámica.

Los ingenieros utilizan los principios derivados de la Termodinámica y otras ciencias de la ingeniería, tales como la Mecánica de fluidos y la Transferencia de calor y masa, para analizar y diseñar objetos destinados a satisfacer las necesidades humanas.

Los ingenieros buscan perfeccionar los diseños y mejorar el rendimiento, para obtener como consecuencia el aumento en la producción de algún producto, deseado, la reducción del consumo de un recurso escaso, una disminución en los costes totales o un menor impacto ambiental. Los principios de la Termodinámica juegan un papel importante a la hora de alcanzar estos objetivos.

El vasto campo de aplicación de estos principios se muestra en la siguiente lista, que recoge algunas de las áreas en las que la Termodinámica técnica es importante:

• Motores de automoción.

• Turbinas.

• Compresores, bombas.

• Centrales eléctricas de combustible fósil y nuclear.

• Sistemas de propulsión para aviones y cohetes.

• Sistemas de combustión.

• Sistemas criogénicos, de separación y condensación de gases.

• Sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado.

o Refrigeración por compresión de vapor y absorción.

o Bombas de calor.

• Refrigeración de equipos electrónicos.

• Sistemas de energías alternativas.

o Células de combustible.

o Dispositivos termoeléctricos y termoiónicos.

o Convertidores magnetohidrodinámicos (MHD).

o Sistemas solares activos de calefacción, refrigeración y producción de electricidad.

o Sistemas geotérmicos.

o Producción de electricidad mediante olas, mareas y por desequilibrio térmico oceánico.

o Energía eólica.

• Aplicaciones biomédicas.

o Sistemas de apoyo a la vida.

o Órganos artificiales.

Sistemas de Unidades.

Cualquier cantidad física se caracteriza mediante dimensiones. Las magnitudes asignadas a las dimensiones se llaman unidades. Algunas dimensiones básicas, como masa m, longitud L, tiempo t y temperatura T se seleccionan como dimensiones primarias o fundamentales, mientras que otras como la velocidad V, energía E y volumen V se expresan en términos de las dimensiones primarias y se llaman dimensiones secundarias o dimensiones derivadas.

Con el paso de los años se han creado varios sistemas de unidades. A pesar de los grandes esfuerzos que la comunidad científica y los ingenieros han hecho para unificar el mundo con un solo sistema de unidades, en la actualidad aún son de uso común dos de éstos: el sistema inglés, que se conoce como United States Customary System (USCS) y el SI métrico (de Le Système International d’ Unités), también llamado sistema internacional.

El SI es un sistema simple y lógico basado en una relación decimal entre las distintas unidades, y se usa para trabajo científico y de ingeniería en la mayor parte de las naciones industrializadas, incluso en Inglaterra.

El sistema inglés no tiene base numérica sistemática evidente y varias unidades de este sistema se relacionan entre sí de manera bastante arbitraria (12 pulgadas = 1 pie, 1 milla = 5 280 pies, 4 cuartos = 1 galón, etc.), lo cual

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