Termodinamica

APUNTES SOBRE TERMODINÁMICA DE INGENIERÍA

CONCEPTOS Y DEFINICIONES

Longitud, masa, tiempo, fuerza y energía: Conceptos que expresan cantidades físicas fundamentales y que definen estados y procesos en sistemas físicos y químicos.

Termodinámica: ciencia que trata del calor y el trabajo; o bien, parte de la física que estudia la energía y la entropía.

Sistema termodinámico: Es una cantidad de materia de masa fija o variable.

Alrededores: cualquier ambiente y cosa externa al sistema.

Paredes: son los límites que separaran el sistema de sus alrededores. Los límites pueden fijos o móviles.

Figura CD1

En la Figura CD1, el sistema es la masa de gas fija, los alrededores son el cilindro el recipiente, los pesos y elmedioambiente. Si se saca un peso, el gas se expandirá y las propiedades del sistema cambiarán, excepto la masa.

Sistema aislado: el exterior no lo influencia de ninguna manera.

Volumen de control: es una región en donde sale y entra materia y energía. Por ejemplo Un compresor.

Figura CD1.1

También un volumen de control se denomina sistema abierto.

ESTADO Y PROPIEDADES DE UNA SUSTANCIA PURA.

Cualidades del agua, por ejemplo: se transforma en vapor al calentarla y se solidifica al enfriarla. Estas son dos fases para una misma sustancia.

Fase: Parte homogénea de un sistema en el que cada una de las propiedades intensivas permanecen constante en todo el conjunto uniforme. Las fases están separadas por los límites de fase.

Figura CD2

Estado de la sustancia: Cada fase de la sustancia puede existir a varias presiones y temperaturas, o bien, en varios estados; estos se identifican por las propiedades macroscópicas observables: temperatura, presión, densidad, temperatura.

Propiedades macroscópicas: para una sustancia y en un estado dado, éstas tienen valores definidos para ese estado en particular, independientemente cómo alcanzó ese estado.

Propiedad: cantidad física que depende del estado del sistema y es independiente de la trayectoria (o sea, de sus antecedentes históricos) de llegada a ese estado. Inversamente, el estado de un sistema se especifica o describe por sus propiedades

Propiedades termodinámicas: intensivas y extensivas.

Equilibrio termodinámico: Todas las propiedades permanecen invariables con el tiempo. Existe equilibrio simultáneo en los aspectos térmico, mecánico y material.

CICLOS Y PROCESOS.

Cambio de estado: Se presenta cuando, al menos, una de las propiedades cambia a otra magnitud.

Proceso: Es la trayectoria de la sucesión de estados intermedios, cuando un sistema pasa desde un estado inicial a un estado final. Se clasifican en procesos isotérmicos (igual temperatura), isobáricos (igual presión) e isométricos (igual volumen).

Ciclo: Es una trayectoria particular de un sistema que se caracteriza porque parte desde un estado inicial dado, pasa por varios cambios o procesos y finalmente vuelve al mismo estado inicial.

Figura CD3

Proceso de cuasiequilibrio: es aquel en que la desviación del equilibrio termodinámico es infinitesimal también se denomina cuasiestático reversible..

Presión: Sea δA una pequeña área del sistema y δFn la componente de la fuerza normal que actúa sobre el área, entonces la presión se define como:

donde δA’ es el área más pequeña en que aun, estadísticamente, el sistema se considera como continuo.

Volumen

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