Aire Acondicionado

Fundamentos y Teorías Físicas

ETS Arquitectura

3. TERMODINÁMICA
3.1. INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA
La Termodinámica se define como el estudio de la energía, sus formas y transformaciones. En
sus principios la termodinámica surgió de la producción de trabajo mecánico a partir de fuentes de calor,
centrándose en el estudio y desarrollo de las máquinas térmicas. Dada su generalidad, laTermodinámica
es una ciencia básica que se puede aplicar al estudio de numerosos temas, como son la transferencia de
calor, las plantas de potencia (combustibles fósiles, fisión nuclear, fusión nuclear, energía solar,
geotérmica...), las máquinas (de vapor, de gasolina, diésel, turbinas de gas...) y el acondicionamiento de
aire, entre otros.
De la aplicación de sus principios obtendremosinformación de si es posible o no mejorar la
eficiencia de los procesos y cómo hacerlo, aspectos estos muy importantes en una sociedad cuyos excesos
en el consumo de energía están influyendo de forma negativa en el medio ambiente.
La Termodinámica que expondremos es la Termodinámica Clásica es una disciplina que está
basada en un número reducido de principios básicos a partir de los cuales sededucen las leyes que
gobiernan los fenómenos energéticos. Estos principios no pueden demostrarse por razonamientos
matemáticos, aunque si se expresan en forma matemática, toda su validez descansa en la experiencia.
Una muestra de sustancia puede describirse de dos formas básicas:
-

en función de los átomos y moléculas que la constituyen
en función de las propiedades macroscópicas que puedendeterminarse por medidas
prácticas, tales como son la masa, volumen, densidad, el calor específico, la presión....

La Termodinámica es una disciplina fenomenológica que estudia los fenómenos que ocurren
desde un punto de vista macroscópico en función de las propiedades físicas observables y medibles.
Cuando la Termodinámica admite hipótesis acerca de la estructura discreta de la materia surgela
Termodinámica Estadística.
Algunas definiciones básicas:
En general, el estudio de cualquier disciplina científica comienza con la definición de aquellos
conceptos que se emplean para establecer sus principios fundamentales:
Para comenzar con es estudio de la Termodinámica, necesitamos aislar de forma real o
imaginaria una región del espacio, objeto del estudio, que denominaremos sistematermodinámico. Todo
lo que es externo al sistema y tiene relación directa con su comportamiento se designa como entorno o
alrededores. Ambos constituyen el universo termodinámico. Entre el sistema y su entorno debe haber una
superficie perfectamente definida real o imaginara, que llamaremos frontera del sistema.

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Esta superficie puedeser real, por ejemplo una gota de agua o un gas encerrado dentro de un
cilindro provisto de un émbolo o una superficie matemática a la que le atribuimos ciertas propiedades.
Esta frontera puede ser:
-

móvil o rígida: si se desplazan y deforman por efecto de las fuerzas que actúan sobre ellas o
no
permeable o impermeable: si permiten o no el flujo de determinadas sustancias
diatérmica oadiabática: si permite o no el flujo de calor

Basados en el tipo de frontera, en Termodinámica distinguiremos, principalmente tres tipos de
sistema: sistema cerrado, sistema abierto y sistema aislado.
Llamaremos sistema cerrado a un región que masa constante que solo intercambia energía con
sus alrededores. El sistema cerrado debe de estar separado de su entorno por una frontera impermeable ala materia. Un ejemplo de sistema cerrado puede ser el gas encerrado en un globo.
Por otra parte, un sistema es abierto cuando a través de su frontera se producen intercambios de
energía y de materia. El calentador de agua de nuestras casa es un ejemplo de sistema abierto. El agua
entra fría en el calentador y sale caliente, después de haber recibido calor de, por ejemplo la combustión
del...