Resistencia de Materiales

CENTRO DE ENSEÑANZA TÉCNICA INDUSTRIAL
DIVISIÓN DE MECÁNICA AUTOMOTRIZ
ACADEMIA DE PROCESOS FÍSICOS
Manual de Curso de Termodinámica
Autor: Mtro. Luis Alfonso Osorno Montes
Agosto 2012
Última versión Agosto 2013

ÍNDICE
INTRODUCCIÓN
UNIDAD 1: CONCEPTOS FUNDAMENTALES
1.1 Universo, materia y energía.
1.2 Definiciones.
1.2.1 Termodinámica.
1.2.2 Concepto de masa, fuerza, volumen yárea.
1.2.3 Definición de sistema, propiedad, estado, proceso, trabajo energía y potencia.
1.3 Teoría general de sistemas.
1.3.1 Propiedades de los sistemas.
1.3.2 Cibernética.
1.3.3 Aplicaciones físicas y termodinámicas.
1.3.4 Aplicaciones a sistemas automotrices.
1.4 Sistemas de unidades.
1.4.1 Unidades básicas y unidades derivadas.
1.4.2 Conversión de unidades.
1.4.3 Escalas detemperatura.
1.4.4 Ejercicios y aplicaciones.
ANEXOS
REFERENCIAS

INTRODUCCIÓN
El presente manual fue desarrollado con la intensión de apoyar a los estudiantes en la obtención de información confiable para el estudio de la materia de Termodinámica de la especialidad de Mecánica Automotriz. Por tanto, no constituye el producto de detalladas investigaciones de campo y experimentales. Aunque si respondea las necesidades observadas durante
la impartición del curso por parte de su autor.
En la primera unidad se expone el conjunto de conceptos, definiciones y teorías fundamentales para la comprensión de la termodinámica. Asimismo se incluyen los fundamentos
del análisis dimensional y la sinergia sistémica.
La segunda unidad trata de las Leyes de la termodinámica y el análisis de los sistemastermodinámicos que transfieren calor en espacios uni, bi y tridimensionales, elementales para
el estudio del comportamiento del calor como energía de transito que produce trabajo, o bien,
se produce a partir del mismo.
En la última unidad se tratan varios de los importantes campos de aplicación que ofrece la termodinámica en máquinas térmicas y relaciones de presión, volumen y temperatura
enel interior de compresores o bombas de calor, ya sea en sistemas cerrados o abiertos.
Por último, durante todo el manual se ha realizado un esfuerzo por ilustrar la teoría
con aplicaciones elementales orientadas a la mecánica automotriz.

UNIDAD 1: CONCEPTOS FUNDAMENTALES
1.1 Universo, materia y energía.
El cosmos contiene energía bajo diversas formas: gravitacional, cinética, eléctrica-energía
química inherente a las sustancias combustibles, importantes en la tierra, pero de poca cantidad en el conjunto total-, energía electromagnética y energía nuclear -la más importante y
asociada a la formación de la propia materia.
Estas formas de energía pueden clasificarse según “órdenes de mérito”, siendo la
energía superior la de menor entropía -menor desorden-: energía gravitacional,energía cinética, energía nuclear, energía electromagnética y energía eléctrica.
La energía se norma por dos fundamentos básicos. Primero, no se crea ni se destruye, sólo se transforma. Segundo, al transformase se degrada. Por lo tanto, sólo puede transformarse de una forma superior a otra inferior, pero no al revés. Sólo los organismos vivos,
por alguna razón aún no explicada por la cienciapueden hacer lo opuesto.
En el Universo, el flujo de energía se establece a partir de las reacciones termonucleares en las estrellas y de la contracción de las masas, convirtiéndose la energía gravitatoria en
energía cinética de partículas y energía electromagnética -incluyendo luz visible, rayos cósmicos y otras manifestaciones.
La gravitación no lleva consigo entropía, pues aunque generamovimiento, no genera
calor. Incluso el fenómeno se puede apreciar en una central hidroeléctrica, cuyo rendimiento
es próximo al 100% -superior al de cualquier otra central, al haber una mínima transformación a energía calorífica-, contra el de una máquina de combustión interna, cuyos rendimientos están cercanos al 30% -que además se degrada constantemente por los rozamientos y
constantes cambios de...