Termo

TEMA 1:
TERMODINÁMICA
II-580 Ingeniería Termofluídica

CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN Y
CONCEPTOS BÁSICOS

Termodinámica


Una
de
las
más
importantes
y
fundamentales leyes de la
naturaleza es el principio
de conservación de la
energía. Éste expresa que
durante una interacción, la
energía puede cambiar de
una forma a otra pero su
cantidad total permanece
constante. Es decir,la
energía no se crea ni se
destruye.

Sistemas cerrados y abiertos


Un sistema se define como una cantidad de materia o una región en
el espacio elegida para análisis. La masa o región fuera del sistema
se conoce como alrededores. La superficie real o imaginaria que
separa al sistema de sus alrededores se llama frontera (Fig. 1-19).
Un Sistema cerrado (conocido
también como una masade control)
consta de una
cantidad fija de masa y ninguna otra
puede cruzar su frontera. Es decir,
ninguna
masa puede entrar o salir de un
sistema cerrado, como se ilustra en la
figura 1-20. Pero la energía, en forma
de calor o trabajo puede cruzar la
frontera;
y el volumen de un sistema cerrado no
tiene que ser fijo. Si, como caso
especial, incluso se impide que la

Considérese
el
dispositivo
de
cilindro-émbolo mostrado en la
figura 1-21. Suponga que se desea
saber qué pasa con el gas encerrado
cuando se calienta. Puesto que el
interés se centra en el gas, éste es el
sistema. Las superficies internas del
émbolo y el cilindro forman la
frontera, y como ninguna masa la
cruza, se trata de un sistema
cerrado. La energía puede cruzar la
frontera y parte de lafrontera (la
superficie interna del émbolo, en
este caso) se puede. mover. Todo lo
que se halla fuera del gas, incluso el
émbolo y el cilindro, son los
alrededores. Un sistema abierto, o
un volumen de control, como suele
llamarse, esuna región elegida
apropiadamente en el espacio.

Densidad y densidad relativa


La densidad se define como la masa por unidad de volumen



Elrecíproco de la densidad es el volumen específico v, que
se define como elvolumen por unidad de masa. Es decir,



El peso de un volumen unitario de una sustancia se llama
peso específico y se expresa como



Algunas veces la densidad de una
sustancia se da como relativa a la
densidad de una sustancia bien
conocida. Entonces, se llama gravedad
específica, o densidad relativa, y sedefine como el cociente de la densidad
de una sustancia entre la densidad de
alguna sustancia estándar a una
temperatura
especificada
(normalmente agua a 4 °C, para la que
ρH2O 1 000 kg/m3). Es decir,

Estado y equilibrio


Hay que considerar un sistema que no
experimenta
ningún
cambio:
en
estas
circunstancias, todas las propiedades se pueden
medir o calcular en el sistema, locual da un
conjunto de propiedades que describe por
completo la condición, o el estado, del sistema.
En un estado específico, todas las propiedades de
un sistema tienen valores fijos, y si se cambia el
valor de una propiedad, el estado cambia a otro
diferente. En la figura 1-27 se muestra un sistema
en dos estados diferentes.



La termodinámica trata con estados de equilibrio.
Lapalabra equilibrio define un estado de balance.
En un estado de equilibrio no hay potenciales
desbalanceados (o fuerzas impulsoras) dentro del
sistema, y éste no experimenta cambios cuando es
aislado de sus alrededores.

Procesos y ciclos


Cualquier cambio de un estado de equilibrio a otro
experimentado por un sistema es un proceso, y la serie
de estados por los que pasa un sistemadurante este
proceso es una trayectoria del proceso (Fig. 1-30). Para
describir completamente un proceso se deben especificar
sus estados inicial y final, así como la trayectoria que
sigue y las interacciones con los alrededores.



El prefijo iso- se usa con frecuencia para designar un
proceso en el que una propiedad particular permanece
constante. Por ejemplo, un proceso isotérmico es...