Capitulo 1

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UNIDAD 01. CONCEPTOS Y DEFINICIONES BASICAS INTRODUCCION. La termodinámica es una ciencia experimental que se preocupa de establecer las relaciones entre el calor y el trabajo y viceversa. Explica el comportamiento macroscópico de la materia a partir del 1er principio de la termodinámica, que aborda el concepto de conservación de la energía y del 2° principio, que proporciona tanto los mediospara determinar la calidad de la energía frente a la posibilidad de obtener trabajo mecánico, como la metodología para evaluar la degradación de la energía en cada proceso. La comprensión y entendimiento de la Termodinámica implica una etapa previa de introducción al leguaje termodinámico y presentación de terminología específica que facilite su comunicación. Esto significa definir, a lo menos, lossiguientes conceptos: Energía. Palabra griega que significa fuerza en acción, o capacidad que posee un sistema para producir trabajo, es el protagonista principal de la disciplina de la Termodinámica que pretendemos estudiar. Sabemos que la materia posee energía tanto por su misma naturaleza, energía interna, como por su relación con un medio externo referencial; así conocemos la energía potencialrelacionada con la posición en un campo externo, gravitatorio, eléctrico o magnético y también la energía cinética relacionada con el movimiento de traslación o de rotación. Estamos perfectamente familiarizados con los conceptos de energía térmica, mecánica, eléctrica, magnética, química, superficial y conocemos de sus posibles transferencias y también de sus transformaciones de unas formas aotras. Sustancia de trabajo. Es toda materia, generalmente fluida, que permite almacenar o entregar energía. Sistema. Es una porción de materia del universo que se aísla para estudiar su comportamiento cuando es sometida a algún proceso en particular o una serie de procesos consecutivos (ciclo). Los sistemas están limitados por “fronteras”, las que pueden ser fijas, móviles, reales o imaginarias y loque rodea a un sistema se denomina “medio ambiente”. De acuerdo a lo anterior, los sistemas pueden ser; cerrados, abiertos y/o aislados. • • Cerrado: Es una región de masa constante; a través de sus límites sólo se permite la transferencia de energía. Se denomina masa de control. Abierto: En un sistema abierto es posible la transferencia de masa y de energía a través de sus límites; la masacontenida en él no es necesariamente constante, se denomina volumen de control. La superficie limitante, que por lo menos en parte debe ser permeable o imaginaria, se llama superficie de control. Aislado: Un sistema aislado no puede transferir materia ni energía con el medio rodeante. El universo en su totalidad se puede considerar como un sistema aislado.



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Fronteras fijas y realesFrontera móvil

Frontera fija y real Sistema Cerrado p, v, T, m Límites del sistema
Sistema Cerrado p, v, T, m

Medio Ambiente o ambiente
Ambiente Límites del sistema

Fig.1 Sistema cerrado volumen constante
Calor
Ambiente

Fig.2 Sistema cerrado volumen variable
Salida
Frontera imaginaria

Sistema Abierto p, v, T, m

N Compresor
Frontera imaginaria

Entrada

Fig.3 Sistema abiertofronteras o límites imaginarios

Comentario: El sistema puede tener cualquier tamaño, sin embargo, es necesario establecer un criterio para saber hasta que punto son aplicables las ecuaciones deducidas en este estudio. El criterio lo da el recorrido libre medio de las moléculas. El sistema debe ser significativamente mayor que dicho recorrido. Sustancia pura. Sustancia pura es un materialformado por un sólo constituyente, en oposición a una mezcla. Sustancia pura no significa sustancia químicamente pura: sustancia pura es la que, en el intervalo de propiedades estudiado, no se separa en sus componentes. Por ejemplo, en procesos físicos (calentamiento o enfriamiento, compresión o expansión) a temperatura ambiente o superior, el aire puede considerarse una sustancia pura; pero en...
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