Termodinamica apuntes

APUNTES DE TERMODINAMICA Año 2011
PLAN COMUN INGENIERIA CIVIL UNIVERSIDAD DE LA SERENA

Para alumnos de las Ingeniería Civil Industrial e Ingeniería Civil en Obras Civiles

Dr. José O. Valderrama Universidad de La Serena - Chile
Termo en Internet http://www.citrevistas.cl/termo/termo.htm Marzo de 2011

INDICE
Prólogo Programa y Bibliografía Capítulo 1: Introducción Capítulo 2: Conceptosbásicos supuestamente ya conocidos. Capítulo 3: La Primera Ley de la Termodinámica Capítulo 4: Comportamiento de Fluidos Capítulo 5: Propiedades Físicas y Termodinámicas Capítulo 6: Tablas y Diagramas Termodinámicos Capítulo 7: Ecuaciones de Estado Capítulo 8: La Segunda Ley de la Termodinámica Capítulo 9 : Humedad, Saturación y Sicrometría Capítulo 10 : Combustión y Combustibles Capítulo Final:Termodinámica en un Proceso Industrial 3 4 5 11 29 37 43 58 73 83 96 102 116

Esta es una Nueva Versión de los Apuntes de Termodinámica año 2010, usados por el autor en los Cursos de Termodinámica del Plan Común de Ingeniería Civil para las Especialidades de Industrial y Obras Civiles de la Universidad de La Serena en Chile.

Apuntes de Termodinámica 2011 (Dr. José O. Valderrama, Univ. de LaSerena-Chile)

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Prólogo
Comprender la Termodinámica no es fácil, pero tampoco es difícil. Creo que en realidad lo que sucede durante el estudio y el aprendizaje de los distintos temas que incluye el curso se conjuga una serie de factores que hacen que la Termo parezca más difícil de lo que es. Algunos de estos factores son: mala base en conceptos básicos de matemáticas, física y química,ciencias fundamentales sobre las que se basan las leyes y aplicaciones de la Termo en Ingeniería. Otro factor no menos importante es que los textos comúnmente disponibles para iniciar el estudio de la Termodinámica no explican en forma simple y directa algunos conceptos básicos y necesarios para comprender las leyes de la Termodinámica. La experiencia muestra que aunque los conceptos termodinámicossean bien explicados por el instructor y bien comprendidos por los estudiantes, aparecen luego deficiencias notables en simples aplicaciones de leyes matemáticas y físicas que nunca fueron bien asimiladas. Ya no me sorprende que muchos alumnos lleguen a este curso, después de más de dos años en la Universidad, y no tengan claridad sobre conceptos como peso molecular, mol, gas ideal, energía,temperatura, o simples cambios de unidades, materias que incluso están y han estado por años en los libros clásicos de tercero o cuarto año de la Enseñanza Media. El problema es más grave con conceptos matemáticos como derivadas, logaritmos o integrales. Por lo tanto, se hace más difícil para el instructor del curso visualizar la frontera de lo conocido o lo ignorado por un estudiante. En otras partesdel mundo es una suposición razonable aceptar que el alumno que cursó una materia y la aprobó, entonces está capacitado para estudiar un curso superior y aplicar lo conocido. Eso no ocurre en nuestro caso y hay que ocupar parte importante del poco tiempo dedicado a la Termo para repasar conceptos supuestamente conocidos pero claramente olvidados. El conocido físico John Fenn de la Universidad deYale en Estados Unidos ha propuesto la 4ta ley de la Termodinámica, que transcribo en el idioma original, para no perder la esencia de su formulación: "It is impossible in a single one term for a student to achieve a useful meaning and understanding of the laws of thermodynamics and their most important implications". Creo que es prudente recordar y recomendar a los alumnos que los conceptos de laTermo se aprenden mejor resolviendo en buena forma problemas de todo tipo. Muchos problemas y aplicaciones en Termo, aunque involucren conceptos comunes, siempre tienen algún aspecto nuevo que será mejor abordado mientras más problemas se hayan resuelto. Estudiar Termo simplemente asistiendo a clases y viendo como los demás resuelven problemas sería como tratar de aprender a nadar solo leyendo...