Termodinamica

CURSO DE TERMODINÁMICA











UNIDAD 1
CONCEPTOS BASICOS














AUTOR: ING. JUAN D. BUSTOS TORRES









TEMA 1.-CONCEPTOS BÁSICOS

1. TERMODINÁMICA Y ENERGIA.-
TERMODINAMICA. Es la rama de la ciencia que trata de los diversos fenómenos de la energía y las propiedades relacionadas de la materia, especialmente en lo que se refiere a las leyesde transformación del calor en otras formas de energía y viceversa, por ejemplo, la conversión de calor en trabajo mecánico. Otras definiciones de diversos autores:
Es el estudio de la energía, el calor y el trabajo, las propiedades del medio utilizado y los procesos involucrados. (Irving Granet).
Es el estudio de la energía, sus formas y transformaciones, así como sus interacciones conla materia. (Howell).
Es la ciencia que trata del calor y del trabajo y de aquellas propiedades de las sustancias que tienen relación con éstos. (Sonntag).
Es la ciencia que trata de las transformaciones de la energía y de las relaciones entre las propiedades físicas de las sustancias afectadas por dichas transformaciones. (Wark).
Los principios y métodos de laTermodinámica los emplea el ingeniero mecánico para diseñar, turbinas de vapor, turbinas de gas, motores de combustión interna, motores cohete, equipos de refrigeración, intercambiadores de calor y otros equipos térmicos. Los emplea también para operar y evaluar el funcionamiento de estos equipos. También otras ramas de la ingeniería como la ingeniería química requieren de la Termodinámica para el estudio delos procesos físico- químicos.
La Termodinámica está clasificada en Termodinámica clásica y Termodinámica estadística.
La Termodinámica clásica se ha desarrollado a partir de la experimentación y estudio de fenómenos y conceptos macroscópicos, un ejemplo de ello es la presión . En un centímetro cúbico de un gas a presión, pueden estar contenidas 2.7 x 1019 moléculas encontinuo movimiento con velocidades y trayectorias distintas, originándose choques de mayor o menor magnitud, entre las mismas moléculas y contra las paredes del recipiente. Entonces las fuerzas moleculares y las correspondientes presiones son diferentes para cada choque y la presión molecular es una presión microscópica. Cuando se mide la presión del gas con un manómetro , el area del instrumentocontra el cual chocan las moléculas es muy grande de tal manera que la presión leida en la carátula del instrumento es un valor promedio de las presiones moleculares . Se dice que la presión leída por un manómetro es un concepto macroscópico. Lo mismo ocurre con la temperatura medida con un termómetro de mercurio.
La Termodinámica estadística estudia los fenómenos de transformación de energíaa partir de modelos microscópicos , por medio de los principios de la teoría cinética de los gases y de la estadística y probabilidad, y su estudio es mucho mas riguroso. Las leyes y conceptos de la Termodinámica clásica se pueden deducir y explicar con los principios de la Termodinámica estadística.
El presente curso cubre el estudio de la Termodinámica clásica.
ENERGIA. . El conceptomás importante de la Termodinámica es el de la energía. Es un concepto fundamental como el de la fuerza o la masa y su definición es difícil y no hay una definición única del concepto.
La energía se puede definir como la capacidad de producir un efecto. Otra definición conocida es: Energía es la capacidad de realizar un trabajo. La energía esta asociada al movimiento, ya sea de masas microo macroscópicas.
1.2 DIMENSIONES Y UNIDADES.
1.2.1 Sistemas de unidades utilizados en México.
Aun cuando existe un convenio entre la mayoría de los países de adoptar como sistema de medición obligatorio el Sistema Internacional o SI, en el que se incluye nuestro país, la adopción de este sistema ha sido lenta, debido a que en los países de habla inglesa tenían muy arraigado el uso del...