PROFESOR:ING. MANUEL GODOY MARTINEZ

Ing. Manuel Godoy Martínez

17/04/23 Ing. Manuel Godoy Martínez

LA TERMODINAMICA, ciencia cuyo nombre proviene de dos voces griegas: Termo, que significa "calor" 1 y dinámys, que significa "fuerza" es una rama de la Físico Química que estudia los efectos de los cambios de la Temperatura, Presión y Volumen de los Sistemas Físicos a un nivel macroscópico. Aproximadamente, Calor significa "energía en tránsito" y dinámica se refiere al "movimiento", por lo que, en esencia, la Termodinámica estudia la circulación de la energía y cómo la energía infunde movimiento.

Históricamente se desarrolló a partir de la necesidad de aumentar la eficiencia de las primeras Maquinas de Vapor. El punto de partida para la mayor parte de las consideraciones termodinámicas son las leyes de la termodinámica, que postulan que la energía puede ser intercambiada entre sistemas físicos en forma de Calor o Trabajo. También se postula la existencia de una magnitud llamada Entropía, que puede ser definida para cualquier sistema. En la termodinámica se estudian y clasifican las interacciones entre diversos sistemas, lo que lleva a definir conceptos como Sistema Termodinámico y su entorno. Un sistema termodinámico se caracteriza por sus propiedades, relacionadas entre sí mediante las Ecuaciones de Estado. Éstas se pueden combinar para expresar la Energía Interna y los Potenciales Termodinámicos, útiles para determinar las condiciones de equilibrio entre sistemas y los procesos espontáneos.

INTRODUCCION

Ing. Manuel Godoy Martínez17/04/23

17/04/23 Ing. Manuel Godoy Martínez

ESTRUCTURA DE LA TERMODINAMICA

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Aplicación de la Termodinámica en IngenieríaAplicación de la Termodinámica en Ingeniería

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La Termodinámica se desarrolló para proporcionar un mejor conocimiento de los dispositivos conocidos como maquinas térmicas, que absorven calor desde una fuente de alta Temperatura y producen un Trabajo útil. No es sorprendente entonces, encontrar la siguiente definición en muchos de los primeros libros de Termodinámica: “ La Termodinámica es la ciencia que trata de las relaciones entre Calor y Trabajo”.Por supuesto se ha avanzado mucho. La Termodinámica es en la actualidad sumamente general en cuanto a sus aplicaciones. No sólo es importante en Ingeniería, también los es en Física, Química y Ciencias Biológicas. En consecuencia, se han publicado muchas definiciones de Termodinámica. Será interesante revisar algunas de ellas.

a) Según Hatsopoulos y Keenan: “La Termodinámica es la ciencia de los Estados y los Cambios de Estados de los Sistemas físicos y de la interacción entre sistemas que puede acompañar a los cambios de estados”.

b) Según Callen: “La Termodinámica es el estudio del efecto macroscópico de miles y miles de coordenadas atómicas que, como resultado del promedio estadístico, no aparecen explicitamente en la descripción macroscópica del sistema”.

La Termodinámica se desarrolló para proporcionar un mejor conocimiento de los dispositivos conocidos como maquinas térmicas, que absorven calor desde una fuente de alta Temperatura y producen un Trabajo útil. No es sorprendente entonces, encontrar la siguiente definición en muchos de los primeros libros de Termodinámica: “ La Termodinámica es la ciencia que trata de las relaciones entre Calor y Trabajo”.Por supuesto se ha avanzado mucho. La Termodinámica es en la actualidad sumamente general en cuanto a sus aplicaciones. No sólo es importante en Ingeniería, también los es en Física, Química y Ciencias Biológicas. En consecuencia, se han publicado muchas definiciones de Termodinámica. Será interesante revisar algunas de ellas.

a) Según Hatsopoulos y Keenan: “La Termodinámica es la ciencia de los Estados y los Cambios de Estados de los Sistemas físicos y de la interacción entre sistemas que puede acompañar a los cambios de estados”.

b) Según Callen: “La Termodinámica es el estudio del efecto macroscópico de miles y miles de coordenadas atómicas que, como resultado del promedio estadístico, no aparecen explicitamente en la descripción macroscópica del sistema”.

DEFINICION DE LA TERMODINAMICADEFINICION DE LA TERMODINAMICA

17/04/23 Ing. Manuel Godoy Martínez

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c) Según Epstein: “La Termodinámica trata de los sistemas cuya descripción se hace utilizando algún parámetro térmico específico, por ejemplo, la Temperatura o alguna cantidad equivalente, además de los parámetros mecánicos y electromecánicos usuales. La Termodinámica es esencialmente la ciencia que estudia las condiciones de equilibrio de los sistemas y los procesos que ocurren en estados ligeramente diferentes al estado de equilibrio”.

d) Según Kestin: “La ciencia de la Termodinámica es una rama de la física. Describe los procesos naturales en donde los cambios de temperatura desempeñan un papel importante. Dichos procesos implican la transformación de energía de una forma en otra. Por tanto, la Termodinámica trata de las leyes que gobiernan esa transformación de Energía”.

e) Según Van Wylen Sonntag: “Una muy buena definición de lo que es la Termodinámica consiste en que es la Ciencia de la Energía y la Entopía”.

Se puede observar que cada definición anterior contiene términos muy parecidos. En realidad, se deben definir a su vez cada uno de estos términos si se quiere entender completamente el significado de cada definición. De hecho, se pueden emplear distintos significados para desarrollar la estructura de de la Termodinámica, dependiendo de la manera en como se definen algunas de las

c) Según Epstein: “La Termodinámica trata de los sistemas cuya descripción se hace utilizando algún parámetro térmico específico, por ejemplo, la Temperatura o alguna cantidad equivalente, además de los parámetros mecánicos y electromecánicos usuales. La Termodinámica es esencialmente la ciencia que estudia las condiciones de equilibrio de los sistemas y los procesos que ocurren en estados ligeramente diferentes al estado de equilibrio”.

d) Según Kestin: “La ciencia de la Termodinámica es una rama de la física. Describe los procesos naturales en donde los cambios de temperatura desempeñan un papel importante. Dichos procesos implican la transformación de energía de una forma en otra. Por tanto, la Termodinámica trata de las leyes que gobiernan esa transformación de Energía”.

e) Según Van Wylen Sonntag: “Una muy buena definición de lo que es la Termodinámica consiste en que es la Ciencia de la Energía y la Entopía”.

Se puede observar que cada definición anterior contiene términos muy parecidos. En realidad, se deben definir a su vez cada uno de estos términos si se quiere entender completamente el significado de cada definición. De hecho, se pueden emplear distintos significados para desarrollar la estructura de de la Termodinámica, dependiendo de la manera en como se definen algunas de las

DEFINICION DE LA TERMODINAMICADEFINICION DE LA TERMODINAMICA

17/04/23 Ing. Manuel Godoy Martínez

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DEFINICION DE LA TERMODINAMICADEFINICION DE LA TERMODINAMICA

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palabras claves contenidas en esas definiciones. Sin embargo, se puede apreciar que estas definiciones son específicas y no definen completamente los aspectos de la Termodinámica como ciencia, por lo que debemos obtener una definición de carácter general, esta definición es la del autor:

palabras claves contenidas en esas definiciones. Sin embargo, se puede apreciar que estas definiciones son específicas y no definen completamente los aspectos de la Termodinámica como ciencia, por lo que debemos obtener una definición de carácter general, esta definición es la del autor:

DEFINICION DE LA TERMODINAMICADEFINICION DE LA TERMODINAMICA

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Manrique Valadez José Angel:

“La Termodinámica es la ciencia que trata de la transformación de la energía y de las propiedades de las sustancias involucradas”

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17/04/23 Ing. Manuel Godoy Martínez

ENERGÍA SOLAR TERMODINÁMICA.Se trata de una forma de generar energía térmica, para uso en calefacción, agua sanitaria y refrigeración, más eficiente que la energía solar térmica convencional. El principio de funcionamiento se base en el Ciclo de Carnot, según el cual, aplicando trabajo, se consigue captar calor de un foco frío y llevarlo a un foco caliente. Estos paneles pueden funcionar de día y de noche tanto en invierno como en verano; además la orientación de los paneles no es tan importante como en el caso de la energía solar térmica. Respecto a otras fuentes de generación de energía (gas natural, gas-oil, electricidad), se consigue ahorrar hasta un 80 % de energía en agua caliente sanitaria, y hasta un 65 % en calefacción.

ENERGÍA SOLAR TERMODINÁMICA.Se trata de una forma de generar energía térmica, para uso en calefacción, agua sanitaria y refrigeración, más eficiente que la energía solar térmica convencional. El principio de funcionamiento se base en el Ciclo de Carnot, según el cual, aplicando trabajo, se consigue captar calor de un foco frío y llevarlo a un foco caliente. Estos paneles pueden funcionar de día y de noche tanto en invierno como en verano; además la orientación de los paneles no es tan importante como en el caso de la energía solar térmica. Respecto a otras fuentes de generación de energía (gas natural, gas-oil, electricidad), se consigue ahorrar hasta un 80 % de energía en agua caliente sanitaria, y hasta un 65 % en calefacción.

Aprovechamiento de la Energía SolarAprovechamiento de la Energía Solar

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La Torre de Olimpíadas de 2016 - Rio de Janeiro

.El reto consistía en diseñar una estructura vertical en la isla de Cotonduba que, además de tener la función de la torre de observación, se convierte en un símbolo de bienvenida para aquellos que vienen a Río por vía aérea o marítima, ya que esta será la ciudad sede de los Juegos Olímpicos de 2016.Diseñado por la Oficina de Rafa, con sede en Zurich, Suiza. Se denomina’ Solar City Tower'('torre solar de la ciudad') esta estructura que fue elegida como la respuesta adecuada a la propuesta inicial y tiene el potencial para generar energía suficiente no sólo para la villa olímpica y parte de la ciudad de Río. Sería parte de un complejo arquitectónico que llevaría a que Río de Janeiro tuviese la primera sede libre de emisión de CO2.Su diseño le permite aprovechar la energía solar durante el día por los paneles situados a nivel del suelo, mientras que el exceso de energía producida se canaliza a la bomba de agua de mar en el interior de la torre, produciendo un efecto de agua que cae en la piscina. Esta agua se reutiliza de forma simultánea a través de turbinas para producir energía durante la noche.Estas características le permiten asignar el título de este proyecto de desarrollo sostenible en la torre, siguiendo los supuestos de la "Cumbre de la Tierra de las Naciones Unidas" de 1992, lo cual también ocurrió en Río de Janeiro, contribuyendo así a fomentar entre los habitantes de la ciudad el uso de los recursos naturales para la producción de energía.  El Solar City Tower también incluye otras características. Anfiteatro, auditorio, cafetería y tiendas son accesibles en la planta baja, desde el que accede también al ascensor público conducirá al visitante a diferentes observatorios, así como una plataforma retráctil para la práctica del puenting.En la parte superior de la torre se puede disfrutar de todo el paisaje que rodea la Isla , donde se llevará a cabo, así como la caída de agua generado por cualquier sistema que integra la ciudad solar de la torre, por lo que es un punto de referencia para los Juegos Olímpicos de 2016 y de Río de Janeiro .