termodinamica

GUÍA DE ESTUDIO TERMODINÁMICA I
Teoría y Ejercicios Resueltos

Susana Curbelo ♦ Sylvana Derjani

Preparadores: Gustavo Arellano ♦ Carlos Castro ♦ Karina Madrigal
Dpto. de Termodinámica y Fenómenos de Transferencia
Universidad Simón Bolívar

Tabla de contenido
CAPÍTULO 1
¿Qué es la Termodinámica?
Conceptos Básicos
Propiedades PVT
Ejemplos
Ejercicios Propuestos

CAPÍTULO

2Sustancias Puras
Estimación de propiedades
Diagramas Termodinámicos
Tablas de Vapor
Ecuaciones de Estado
Ejemplos
Ejercicios Propuestos

CAPÍTULO

3

Trabajo Termodinámico
Calor
1era Ley de la Termodinámica
Ejemplos
Ejercicios Propuestos

CAPÍTULO

4

Máquinas Térmicas
Principio de Carnot
Entropía
2da Ley de la Termodinámica
Eficiencia de Segunda Ley
Exergía yDisponibilidad
Ejemplos
Ejercicios Propuestos

2

Capítulo

1
Definiciones y Conceptos Básicos
Objetivos:
1. Hacer hincapié en la definición del sistema físico y los procesos que sufre el
sistema entre estados. Haciendo énfasis en la identificación de estados
intermedios.
2. Métodos numéricos para interpolación simple y doble en tabla.
3. Suposiciones básicas necesarias para entrar einterpolar en tablas.
4. Estimación de propiedades volumétricas de sustancia puras que no están
tabuladas. Uso ecuaciones de estados y principio de estados correspondientes.

1.1

¿Qué es la termodinámica?

La palabra Termodinámica, proviene del griego “Thermodynamics” que significa el
estudio de las fuerzas que originan el calor. Describe los primeros esfuerzos por
convertir calor en potencia.Tiene sus orígenes a mediados del siglo XVIII como
consecuencia de la necesidad de describir y optimizar la operación de las máquinas de
vapor, por lo que la termodinámica actual es el resultado de más de 250 años de
fundamentación teórica y experimental.
Esta definición original en la actualidad a perdido validez, pues la termodinámica hoy
día no solo abarca el estudio del calor sino de todaforma de energía y sus
transformaciones, por lo que es conocida como “la Ciencia de la Energía”. Además la
termodinámica clásica, que es la abordada en estos cursos básicos, se ocupa de los
estados de equilibrios y no de sistemas dinámicos.
Se podría definir la Termodinámica como: el campo de la física que describe y
relaciona las propiedades físicas de sistemas macroscópicos (conjunto demateria que se puede aislar espacialmente y que coexiste con un entorno
infinito e imperturbable) de materia y energía.
La termodinámica, se fundamenta en cuatro Leyes empíricas y provee las bases para
describir el comportamiento de sistemas físicos complejos. A través del cálculo de las
propiedades de un sistema y la deducción de relaciones entre las propiedades
medibles del sistemas yaquellas otras que no se pueden medir.

3

1.2

Conceptos Básicos

Para estudiar, pues, la termodinámica, es imprescindible empezar dando algunas
definiciones, como por ejemplo cuáles y cómo son los sistemas con los que vamos a tratar
y las variables de los que depende.

1.2.1

Definición de los Sistemas

Sistema: Cantidad de materia o región del espacio escogida para su estudio y elcual
representa un sub-sistema del universo. El sistema está separado de sus alrededores o
entorno, por medio de una frontera la cual puede ser una superficie real o imaginaria
que separa el sistema de sus alrededores.

Sistema

Temperatura, T
Presión, P
Volumen, V
Composición, xi …
Frontera
Alrededores

Universo

1.2.2

Figura 1.1

Clasificación de un Sistema TermodinámicoDesde el punto de vista termodinámico un sistema puede clasificarse tomando de
acuerdo a las siguientes consideraciones o categorías:
o

Número de componentes (unario vs multicomponentes): los sistemas los
mas simples de describir son los “unarios”, lo cual significa un “solo componente
químico” o sustancia pura. Si el sistema posee más de un componente químico se
denomina multicomponente y...