Termodinamica

Termodinámica I
Termodinámica y energía

¿Qué es la energía?
Vivimos en un universo lleno de movimiento, luz, sonidos, y materia…manifestadas en formas muy variadas, y sobre todo, observamos que esas manifestaciones tampoco son estáticas sino cambiantes…eso que las hace cambiar es la energía.

¿Cómo definimos entonces a la energía?
La etimología de la palabra significa “fuerzatrabajando”. Es una propiedad escalar de la materia, está contenida en ella, puede transformarse y transferirse, y depende del estado físico del sistema. El valor numérico de la energía depende del estado de referencia, y una vez se fija éste, se conserva. Puede entonces definirse para nuestros propósitos como la capacidad de realizar cambios, ya sea en las propiedades de los cuerpos o su entorno.

¿Qué esla termodinámica?
La palabra termodinámica viene de las raíces griegas therme (calor) y dynamis (potencia, movimiento), lo cual está más acorde a los primeros esfuerzos por convertir el calor en potencia. Actualmente se le interpreta como la ciencia de la energía y sus transformaciones, y cuyas aplicaciones van desde la generación de energía eléctrica, la refrigeración y las relaciones entre laenergía y la materia.

¿A qué se aplica la termodinámica?
Motores de autos Turbinas Compresores, bombas Generadoras de electricidad fósiles o nucleares Sistemas de propulsión de aviones y cohetes Sistemas de combustión. Sistemas criogénicos. Sistemas de calentamiento, ventilación y aire acondicionado, ya sea por compresión de vapor o por absorción. Celdas de combustible, dispositivostermoeléctricos o termoiónicos, convertidores magnetohidrodinámicos. Generación de electricidad, calentamiento y refrigeración solares. Sistemas geotérmicos. Generación de electricidad mareomotriz, térmico o de olas. Generación eólica. Sistemas de soporte de vida. Órganos artificiales, etc.

Formas de la energía

Fuentes de energía primaria

Fuentes de energía secundaria
Son las que resultan deuno o más procesos de transformación de las fuentes primarias.

Definiciones básicas en termodinámica.

Sistema
Un sistema es una porción de materia o un volumen en el espacio escogido para ser estudiado. En palabras más simples, sería lo que queremos estudiar. Puede ser algo tan simple como un cuerpo libre o tan complejo como una planta química.

Sistema

Fronteras

¿Cómo definirlas fronteras?
En termodinámica la frontera de un sistema se escoge por conveniencia de acuerdo a: 1- lo que se sabe de un posible sistema, particularmente en sus fronteras; y 2- el objetivo del análisis

Sistema cerrado
Cuando no hay flujo de material a través de las fronteras del sistema, se habla de un sistema cerrado. Muchos análisis en termodinámica se pueden realizar usando este modelo.Un caso especial es cuando no hay ningún tipo de interacción con los alrededores. Se habla entonces de un sistema aislado.

Volumen de control
En muchas situaciones de ingeniería, a veces es más conveniente estudiar el material contenido en una región del espacio, y que está fluyendo por ella. En este caso se habla de un volumen de control.

Volumen de control
Muchos dispositivos de flujoestable en ingeniería se estudian mejor utilizando el enfoque del volumen de control.

Estado y equilibrio
La termodinámica, tal como la estudiaremos, trata con estados de equilibrio, lo que implica un estado de balance. Cuando un sistema está en equilibrio no existen potenciales desbalanceados dentro del sistema. Un sistema en equilibrio no experimenta cambios cuando se le aísla de losalrededores.

Tipos de equilibrios de interés
Equilibrio térmico (la T es la misma) Equilibrio mecánico (la P no cambia, aunque pueden haber variaciones respecto a la altura) Equilibrio material.
Si hay más de una fase, la masa de ellas no varía. Si es un sistema con reacción química, la composición de la mezcla no cambia.

Postulado sobre el estado de un sistema
Como se dijo antes, el...