0 Aspectos Fundamentales Repaso Termodin Mica

MÁQUINAS TÉRMICAS
Aspectos Fundamentales de
Termodinámica

Prof. Jesús De Andrade
Mayo 2010

Contenido
‰ ASPECTOS FUNDAMENTALES
‰ Unidades
U id d
‰ Breve revisión de los conceptos de
Termodinámica
‰ Trabajo y Calor
‰ Primera Ley
y
‰ Segunda Ley
‰ Ciclo de Carnot

Unidades

Conceptos Básicos de la
Termodinámica …

Ciencia que estudia las transformaciones energéticas.
Ley
y cero
Primera LeyBasada en cuatro leyes

Segunda Ley
Tercera Ley

Nace por la
necesidad de
comprender y
estudiar el vapor

Conceptos Básicos de la
Termodinámica …
SISTEMA
Es una región del espacio
definida por un observador

Frontera
Abierto ó Cerrado

Propiedad
P
i d d
Termodinámica
Variable q
que cuantifica la
situación de un sistema
Intensivas

Extensivas

NO
dependen
de la
masa

Dependen
de la
masa

ConceptosBásicos de la
Termodinámica …
ESTADO

CICLO

Condición del sistema
definida por sus
propiedades
i d d
independientes

Proceso que comienza y
termina en un mismo
estado

PROCESO
La transformación de un
estado a otro

I té i
Isotérmico
Isocórico Isobárico
Adiabático

Conceptos Básicos de la
Termodinámica …
EQUILIBRIO

FASE

Un sistema está en
equilibrio siempre y
cuando no ocurran
cambios en suspropiedades sin un
estímulo externo

Cantidad homogénea y
uniforme de materia

9Térmico
9Mecánico
9Químico
9De fase

Sólido
Líquido

Gaseoso

IMPORTANTE: Para una
sustancia pura no pueden
coexistir en un mismo
instante más de tres fases

Las Propiedades Termodinámicas …
Volumen específico

υ = 1ρ
t=t1

PvT

Presión

p1 0

p2=pa
Z1=h
Z2=0

Temperatura
En un sistema simple podemos elegir como variablesindependientes P (presión) y T (temperatura) ya que son las más
fáciles de medir y si consideramos el volumen V como variable
dependiente de P y T, entonces: V=V (P, T)

Otras Propiedades Termodinámicas …
uˆ
h = uˆ +

Energía Interna
p
ρ

s
C p ∧ Cυ

Excitación y
Movimiento a nivel
Molecular

Entalpía

Función matemática
combinación de
funciones de estado

Entropía

“Medida de desordenMolecular”.
Propiedad termodinámica
vinculada con ciclos reversibles

C l
Calores
E
Específicos
ífi

Calor Transferido a un
sistema
i t
para variar
i en
un diferencial su
temperatura

Dos pseudo – Propiedades de Transporte:

k

Conductividad

Vinculado a la
transferencia de Calor

μ

Viscosidad

Vinculado a al
movimiento del fluido

ρ g = f (p, T ) h g = f (p, T ) μ g = f (p, T )

Diagramas Termodinámicos
υ= 1ρ

υ = 1ρ

Punto Crítico:
Limite superior para la
coexistencia de fases en
equilibrio

ρ líquido = ρ gas

Postulado de Estado:
Se define el estado de una sustancia
pura especificando dos propiedades
intensivas independientes
Punto Triple:
Conviven en equilibrio el
estado sólido,, el estado
líquido y el estado
gaseoso de una
sustancia

Tablas Termodinámicas
P
Propiedades
i d d
T
Termodinámicasdi á i
del
d l Agua
A
en ell Domo
D
de
d Saturación
S t
ió

Ecuaciones de Estado
Funciones
matemáticas que
permiten la
descripción de los
estados
termodinámicos
de una sustancia

Gráficos

Propiedades de las
sustancias son tan
complejas

Tablas

Ecuación de Gases Ideales:

pυ = RT
y

⎡ J ⎤
R = 8,3144 ⎢
⎥
mol
K
⎦
⎣

donde:

R=

R
M

Constante
Universal de los
gases

Gas Ideal y Gases Reales
GasIdeal

Las fuerzas intermoleculares son
despreciables

≠

Gas Real

Las fuerzas intermoleculares
NO son despreciables

Factor de Compresibilidad
La diferencia entre los gases reales e ideales es considerado por el
factor de compresibilidad Z.
Gas Ideal
Gas Real

P ⋅ν = R ⋅ T
P ⋅ν = Z ⋅ R ⋅ T

Z=f(P,T)=f(P
f(
) f( r,Tr)

T
Tr =
Tcr

P
Pr =
Pcr

- Las propiedades pseudocriticas Pcr y Tcr
sonfunciones de la composición del gas
(o de la gravedad especifica γg).
- La precisión de los factores Z de
Standing-Katz es usualmente de 1-3%.

Gráfico Standing-Katz

Tablas. Propiedades de Gases

Tablas. Propiedades de Gases

Tablas. Propiedades de Gases

Mezcla de Gases Ideales
Los gases reales no son sustancias puras,
puras sino que están formados por varios
gases. Una aproximación para el...