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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA METROPOLITANA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA

TERMODINÁMICA DE INGENIERÍA

PROFESOR: BERNARDO GÁRATE PIZARRO

Universidad Tecnológica Metropolitana - UTEM – Departamento de Ingeniería Mecánica

1. CONCEPTOS BÁSICOS DE LA TERMODINÁMICA
1.1 TERMODINÁMICA Y ENERGÍA La termodinámica se define como la ciencia que estudia, describe y cuantifica los fenómenos quegobiernan las transformaciones de la energía, sean estos relacionados con la producción de calor o la refrigeración, u otra manera en que se desarrolle esta transformación. ¿Por qué se habla de transformaciones de la energía? Pues bien, una ley fundamental de la naturaleza es el principio de conservación de la energía. Este principio establece que la energía no puede crearse ni destruirse, sólopuede cambiar de una forma a otra, por lo tanto, la cantidad total de energía siempre permanecerá constante. La primera ley de la termodinámica hace propio el principio de conservación de la energía, considerando además, que la energía es una propiedad termodinámica de la materia, es decir, que la materia, según su contenido de energía, tiene la capacidad de generar cambios recíprocos en su entorno.Las propiedades de la materia es el reflejo del comportamiento de las partículas que la componen. Según lo anterior, la termodinámica clásica estudia el comportamiento macroscópico de la materia en su conjunto, no importando el comportamiento microscópico individual de las partículas. Por su parte, la termodinámica estadística estudia el comportamiento promedio de grupos de partículasindividuales. El primer enfoque, el de la termodinámica clásica, es el más usado en la resolución de los problemas prácticos de la ingeniería, ya que la realización de cualquier proceso industrial o doméstico implica un fenómeno de interacción entre energía y materia. Así entonces, y aunque no nos demos cuenta, los procesos termodinámicos están íntimamente relacionados con nuestro día a día. 1.2 LOS SISTEMASTERMODINÁMICOS Un sistema termodinámico, o simplemente, un sistema, es una cantidad de materia o una región en el espacio, claramente delimitada, en la cual se estudia y analiza las transformaciones de energía. Siguiendo esta primera definición, se hablará de sistemas cerrados – o masa de control - si se trata del estudio energético de una masa fija, o de sistemas abiertos – o volumen de control –si se trata del estudio energético de un volumen fijo. En los sistemas cerrados ninguna fracción de masa puede entrar o salir de el, sólo la energía puede entrar o salir del sistema, ya sea como calor o trabajo mecánico. Un caso particular de sistema cerrado es aquel en que ni la masa ni la energía pueden entrar o salir del sistema. A este tipo de sistemas se los denomina sistemas aislados. Enlos sistemas abiertos la masa y la energía pueden entrar o salir de el. Se trata de regiones en el espacio donde un cierto flujo de materia experimenta algún tipo de transformación energética. Generalmente los sistemas abiertos – o volúmenes de control – delimitan equipos o dispositivos (compresores, turbinas, motores, y otros) que extraen o aportan energía a un flujo de materia que pasa a través deellos.
Curso: Termodinámica de Ingeniería - Profesor: Bernardo Gárate P.

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Universidad Tecnológica Metropolitana - UTEM – Departamento de Ingeniería Mecánica

Las relaciones termodinámicas aplicables a sistemas cerrados y abiertos son diferentes. En consecuencia, antes de iniciar el análisis es muy importante reconocer con total certeza que tipo de sistema es el que tenemos. Aunque enalgunos casos puede ser simple y directo, y en otros complejo y tedioso, la elección adecuada del sistema puede simplificar el análisis de manera considerable.

Figura 1.1. Sistema, entorno y límites

Entorno

Sistema

Límites

Figura 1.2. Sistema cerrado

masa ¡NO!

sistema cerrado (masa = constante)

energía ¡SI!

Curso: Termodinámica de Ingeniería - Profesor: Bernardo Gárate...
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