introduccion a la termodinámica


Universidad tecnológica de Panamá
Facultad de Ingeniería Industrial
Termodinámica I

Conceptos y Definiciones Fundamentales de la Termodinámica
Ficha # 1

Grupo:
1MI-131


Prof. Jimmy Chang










Conceptos y Definiciones fundamentales de la termodinámica
1.1 Naturaleza de la termodinámica
Antes de conocer los conceptos básicos de la termodinámica es necesariocomprender a qué nos referimos cuando hablamos de dicha área de la ciencia, básicamente se puede definir como la ciencia que estudia la energía y sus transformaciones, incluyendo la generación de potencia, la refrigeración y las relaciones entre las propiedades de la materia.
En la naturaleza, todas las actividades tienen cierta relación con la energía y la materia lo cual deja una escazaprobabilidad de un proceso ajeno al área de la termodinámica. Esto deja claro la importancia de la buena comprensión de los principios básicos de esta ciencia en la ingeniería.
1.2 Dimensiones y unidades
Cualquier cantidad física se caracteriza por tener dimensiones. Las magnitudes asignadas a las dimensiones se llaman unidades. Algunas dimensiones básicas como masa, longitud, tiempo y temperatura sonconocidas como dimensiones fundamentales, mientras que la velocidad, energía y volumen se expresan en términos de las dimensiones fundamentales, estas son conocidas como dimensiones derivadas.
En el SI las unidades de masa, longitud, tiempo y fuerza son kilogramo (kg), metro (m), segundo (s) y Newton (N), respectivamente. Las unidades correspondientes en el sistema inglés son libra-masa (lbm), pie(ft), segundo (s) y libra-fuerza (lbf). Las unidades en los dos sistemas se relacionan de la siguiente manera:
1 lbm = 0.45359 kg
1 pie = 0.3048 m
1 N = 1 kg m/s2
1 lbf = 32.174 lbm pie/s2
1 J = 1 N m
1.3 Sistema, Estado y Propiedades de la termodinámica
Un sistema se puede definir como una cantidad de materia o una región en el espacio elegida para su estudio, la región fuera de loslímites de nuestro sistema se conoce como alrededores y la división entre el área a estudiar y los alrededores se conoce como frontera, la misma puede ser real o imaginaria. Puesto que la frontera tiene espesor 0, esto significa que carece de masa o volumen en el espacio.
Existen dos clases de sistemas que son: sistemas abiertos y cerrados. Un sistema abierto, también conocido como un volumen decontrol generalmente encierra un dispositivo que tiene que ver con el flujo másico (compresor, turbina o tobera).
El flujo de dichos dispositivos se estudia mejor si se selecciona la región dentro del dispositivo como el volumen de control. Es importante mencionar que tanto la masa como la energía pueden cruzar la frontera del volumen de control. Un volumen de control puede ser fijo en tamaño y forma,como en el caso de una tobera, o también se puede tratar de una frontera móvil. Las fronteras de un volumen de control se conocen como superficie de control, estas pueden ser reales o imaginarias. En el caso mencionado de la tobera, la superficie interna constituye la frontera real, mientras que el área de entrada y salida constituyen las fronteras imaginarias, puesto que allí no hay superficiesfísicas.
Los sistemas cerrados, conocidos también como una masa de control, consta de una masa fija y ninguna otra puede cruzar su frontera, en otras palabras ninguna masa puede entras o salir de un sistema cerrado. Solamente la energía en forma de calor o trabajo puede cruzar la frontera, además el volumen de un sistema cerrado no tiene que ser fijo. Existen casos especiales en donde serestringe la salida de energía, estos son llamados sistemas aislados.
En cualquiera de estos sistemas se presentan características que definen el mismo, estas son llamadas propiedades. Alguna de las más conocidas es la presión, temperatura, volumen, masa, viscosidad, conductividad térmica, módulo de elasticidad, coeficiente de expansión térmica, resistividad eléctrica, etc.
Las propiedades son...