TERMODINAMICA

INTRODUCCION Y CONCEPTOS BASICOS

INTRODUCCION

QUE SIGNIFICA TERMODINAMICA?◦Termo: calor◦Dinámica: fuerza, movimiento

COMO SE DICE EN INGLES?◦THERMODYNAMICS

DEFINICION

Es la ciencia de la energía◦La energía puede se considerada como la capacidad para

causar cambios

EJEMPLOS/TIPOS DE ENERGIA

EJEMPLOS/TIPOS DE ENERGIA

MAYOR CONSUMO QUE GASTO

El CAMBIO EN EL CONTENIDO ENERGETICO

DE UN CUERPO O DE UN SISTEMA ES IGUAL

A LA DIFERENCIA ENTRE LA ENTRADA y LA

SALIDA DE ENERGIA

AREAS DE APLICACION

SISTEMA DE CALENTAMIENTO DE AGUAESTUFAS

(CON CUALQUIER COMBUSTIBLE)

AREAS DE APLICACION

AREAS DE APLICACION

IMPORTANCIA DE LAS UNIDADES

Dimensiones de cualquier cantidad física◦Masa◦Longitud◦Tiempo◦Temperatura

Se le asignan magnitudes llamadas unidades

Otras dimensiones que se expresan en función de las primarias se llaman

DIMENSIONES PRIMARIAS

DIMENSIONES SECUNDARIAS

IMPORTANCIA DE LAS UNIDADES

DIMENSIONES PRIMARIAS

DIMENSIONES SECUNDARIAS

IMPORTANCIA DE LAS UNIDADES

La mayoría de los países ha adoptado el Sistema internacional métrico◦Basado en una relación decimal

Prefijos estándares en el SI

Prestar atención a las unidades

Respetar homogeneidad dimensionalTener en cuenta las conversionesTener en cuenta los prefijos o notación científica en

el S.I.

Ejercicio 1

Al resolver un problema, una persona termina con la siguiente ecuación

E= 25 kJ + 7 kJ/kg

Se conoce que E es la energía total en kJ.¿Cuál sería el procedimiento?

Errores comunes

Concepto◦¿Qué es el peso?

Algunas Dimensiones

F

P

Trabajo (W)

ConceptosSistema: Región en el espacio elegido para el análisis

Tipos de sistema

Tipos de sistemaSISTEMAS

Tipos de sistema

La frontera puede ser imaginaria o real

Los sistemas cerrados pueden tener frontera móvil

A considerar

Propiedades de un sistema

Cualquier característica de un sistema se denomina propiedad

Las más conocidas P, T, V y m

Propiedades de un sistema

CLASIFICACION DE LAS PROPIEDADES

Propiedades extensivas: Son aquellas cuyos valores dependen del tamaño o extensión del sistema.

Propiedades intensivas: Son aquellas cuyos valores son independientes del tamaño o extensión del sistema

CLASIFICACION DE LAS PROPIEDADES

¿Cuáles son extensivas o intensivas?

Punto de ebullición

Densidad

Volumen total

Energía cinética

Otras clasificaciones de las propiedades

Estudiaremos termodinámica clásica

Siempre que no se lo detallen en los problemas, se considerará la materia como algo continuo

◦Es decir no se considerará la naturaleza atómica de la misma.

◦Sólo es válido, mientras el tamaño del sistema sea más grande que el espacio entre las moléculas

DENSIDAD Y DENSIDAD RELATIVA

Densidad

Unidades: kg/m3

Depende de T y PGases son muy susceptibles a variaciones de T y P:

Son compresiblesSólidos y líquidos son en general sustancias no

compresibles

Análisis

A 1 atm: Densidad= 998 kg/m3

A 100 atm: Densidad= 1003 kg/m3

Análisis

A -182, 97 ºC densidad= 1,141 kg/L

A 15 ºC densidad 1,342 g/L

Unidades: m3/kg

Volumen específico

DENSIDAD RELATIVA

Se define como el cociente de la densidad de una sustancia entre la densidad de alguna sustancia estándar a una temperatura específica.

SG es adimensional

PESO ESPECIFICO

Es el peso unitario de una sustancia

g: es la aceleración gravitacionalUnidades: N/m3

ESTADO Y EQUILIBRIO

Un estado termodinámico está definido por un conjunto de propiedades.

Termodinámica: Estados de equilibrio◦No hay potenciales o fuerzas impulsoras en desbalance

dentro del sistema◦En el sistema aislado no se experimenta cambios

Para que exista equilibrio termodinámico debe cumplirse otros equilibrios

EQUILIBRIO TERMODINAMICO

A CONSIDERAR

En sistemas de dos fases:◦Temperatura (T) y presión (P) están relacionadas, por lo

que no son independientes.

◦Agua ebulle a diferentes temperaturas a nivel del mar o en una montaña (diferencias de presión).

POSTULADO DE ESTADO

TRAYECTORIA Y PROCESO

Trayectoria: Es la serie de estados por los que pasa el sistema durante ese proceso

Para describir un proceso:◦Estado inicial, estado final, la trayectoria y las interacciones

con los alrededores

PROCESOS

PROCESO Y CICLO

PROCESO DE FLUJO ESTABLE

Estable: No hay cambios en las propiedades con el tiempo. ◦V, m y Energía total permanecen constantes durante el volumen

de control

Proceso de flujo estable: Proceso durante el cual un fluido fluye de forma estable por un volumen de control

Uniforme: Ningún cambio con la ubicación en una región específica.

TEMPERATURA

LEY DE CERO DE LA TERMODINAMICA

Si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí

Si uno de los tres cuerpos es un termómetro:

◦Dos cuerpos están en equilibrio térmico si ambos tienen la misma lectura de temperatura incluso si no están en contacto.

LEY DE CERO DE LA TERMODINAMICA

ESCALA DE TEMPERATURA

Permiten una base común para las mediciones

Kelvin (K)Celsius (ºC)Fahrenheit (ºF)Rankine (R)

ESCALA DE TEMPERATURAS

PRESION

Para líquidos y gasesEn caso de sólidos se habla de esfuerzo normal.Presión absoluta: presión real en una posición.

◦Se mide respecto al vacío absoluto◦La mayoría de los dispositivos de medición se calibran en

cero en la presión atmosférica

PRESION

VARIACION DE PRESION CON LA PROFUNDIDAD

En dirección horizontal, la presión de un fluido en reposo no varía

En dirección vertical varía con la fuerza de gravedad.La presión aumenta a medida que aumenta la

profundidad.

PRESION

LA PRESION

PRESION

Pmanometrica=Pabs-Patm

PVacio= Patm - Pabs

En las tablas se encuentra generalmente la presión absoluta

En la ecuación de estado del gas ideal se emplea la presión absoluta

A veces

-Se indica en vez de “abs” una “a”

-Se indica en vez de “manométrica” una “g”

PRESION ATMOSFERICA

Se mide por medio de un barómetroUnidades:

◦Atm◦Torr◦mm Hg

◦¿Dónde habrá más presión? Puerto Saavedra Lonquimay

MANOMETROS

tubo en “U” (emplea una columna de fluido )

Tubo de BourdonTransductores de presión

(emplean electrónica)

PRESION DE UN MANOMETRO “U”

PRESION DE UN MANOMETRODE BOURDON

HASTA LA PROXIMA CLASE