Termodinamica

Capitulo 1
• Termodinámica y Energía

La termodinámica se puede definir como la ciencia de la energía, y a su vez, la energía se puede considerar como la capacidad para causar cambios.
Una de las leyes más importantes de la naturaleza es el principio de conservación de la energía, el cual expresa que la energía no se crea ni se destruye, sólo cambia de forma.
La primera ley de latermodinámica es una expresión del principio de la conservación de la energía y sostiene que la energía es una propiedad termodinámica. La segunda ley de la termodinámica afirma que la energía tiene calidad y cantidad, y los procesos ocurren hacia donde disminuya la calidad de la energía.
Comúnmente la termodinámica y sus aplicaciones se pueden encontrar en muchos sistemas de ingeniería y, sin ir muy lejos,en el hogar y el cuerpo humano.

• Importancia de las dimensiones y unidades

Cualquier cantidad física se caracteriza mediante dimensiones. Las magnitudes asignadas a dimensiones se llaman unidades. Algunas dimensiones básicas como masa m, longitud L, tiempo t y temperatura T se seleccionan como dimensiones primarias, mientras que otras que se expresan en términos de las dimensiones primariasse denominan dimensiones secundarias o derivadas.
En la actualidad son de uso común dos sistemas de unidades, el sistema inglés y el SI, sistema internacional, éste último basado en una relación decimal entre las distintas unidades, y se usa en la mayor parte de las naciones industrializadas, mientras que el sistema inglés no tiene base numérica sistemática evidente y sólo se utiliza en EstadosUnidos.

• Homogeneidad Dimensional

En ingeniería las ecuaciones deben ser dimensionalmente homogéneas, es decir, todos los términos de ésta deben tener la misma unidad.

• Sistemas Cerrados y Abiertos

Un sistema se define como una cantidad de materia o una región en el espacio elegida para análisis. La superficie que separa al sistema de sus alrededores se llama frontera.
Un sistemacerrado consta de una cantidad fija de masa y ninguna otra puede cruzar su frontera.
Un sistema aislado prohíbe que ni masa ni energía crucen la frontera.
Un sistema abierto es una región elegida apropiadamente en el espacio que permite el flujo másica y flujo de energía a través de su frontera.

• Propiedades de un sistema

Cualquier característica de un sistema se llama propiedad. Seconsidera que las propiedades son intensivas o extensivas.
Las propiedades intensivas son aquellas independientes de la masa de un sistema, como temperatura presión y densidad. Las propiedades extensivas son aquellas cuyos valores dependen del tamaño o extensión del sistema.
Las propiedades extensivas por unidad de masa se llaman propiedades específicas.

• Densidad y Densidad Relativa

La densidadse define como la masa por unidad de volumen.
Algunas veces la densidad se da como relativa a la densidad de una sustancia bien conocida, generalmente agua a 4°C, para reducir cálculos.

• Estado y Equilibrio

Considere un sistema que no experimenta ningún cambio, en estas circunstancias todas las propiedades se pueden medir o calcular, lo cual da un conjunto de propiedades que describe porcompleto el estado del sistema, incluso con el cambio de una propiedad el estado cambia a otro diferente.
Un sistema no está en equilibrio termodinámico si no se satisfacen las condiciones de todos los tipos necesarios de equilibrio.
Un sistema está en equilibrio térmico si tiene la misma temperatura en todo él.
Un sistema está en equilibrio mecánico si con el tiempo no hay cambio de presión enalguno de sus puntos.
Un sistema está en equilibrio químico si no ocurren reacciones químicas.
El número de propiedades necesarias para fijar el estado de un sistema se denomina mediante el postulado de estado: El estado de un sistema compresible simple se especifica por completo mediante dos propiedades intensivas independientes.
Se trata de un sistema compresible simple cuando carece de...