Termodinámica

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU



FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS



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ING. JOSE ALBERTO HILARIO BERRIOS

HUANCAYO-PERÚ

2012




TERMODINAMICA


Definición. Deriva de dos voces griegas: Thermus=calor y Dynamis=fuerza o poder. Es una ciencia que se ocupa en general de las transformaciones de la energía. Ej.: la conversión del calor en trabajo,de la energía química en energía eléctrica, etc. .
Los fundamentos de la termodinámica descansan en la observación y en la generalización adecuada que se hace del comportamiento del mundo real.
La termodinámica es una ciencia axiomática que se desarrolla en base a 4 leyes fundamentales o axiomas; las llamadas: ley cero, la 1ra, 2da y 3ra ley de la termodinámica (estas no se demuestranmatemáticamente, sino que nacieron de observaciones experimentales).
• La ley cero trata del equilibrio térmico y del concepto de temperatura.
• La 1ra ley establece que la energía no se crea ni se destruye. Solo se transforma.
• La 2da ley introduce el concepto de entropía y limita el sentido en que puede realizarse las transformaciones de la energía.
• La 3ra ley define la entropíacero en el sentido absoluto. (Es una interpretación física de la entropía como orden de los sistemas; se usa en la termoquímica)

• Termodinámica clásica o macro termodinámica. En este caso no se considera al detalle la naturaleza molecular y atómica de la materia, solo se analizan las manifestaciones externas y esto proporciona un modo directo y fácil para la solución de problemas eningeniería. Ej. : la presión de un gas en un recipiente es el resultado de la transferencia de cantidad de movimiento entre las moléculas y las paredes del recipiente. Sin embargo no es necesario conocer el comportamiento de las partículas del gas para determinar la presión en el recipiente, bastaría con colocarle un medidor de presión al recipiente. Este es un enfoque macroscópico del estudio de latermodinámica.

• Termodinámica estadística o micro termodinámica. Esta considera al detalle la naturaleza molecular y atómica de la materia en un sistema. Se definen mejor con los principios de la mecánica estadística y de la mecánica cuántica, este enfoque microscópico es bastante complicado..

Conceptos y definiciones fundamentales.

1. Sistema. Un sistema termodinámica es una porción demateria homogénea y de masa fija que se aísla para su estudio y análisis. Todo lo que queda fuera del sistema se conoce como medio externo. La separación entre el sistema y el medio externo (puede ser una pared sólida o una superficie imaginaria) se le conoce como límite o frontera del sistema.
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Frontera (La que separa al fluido de lasParedes del cilindro y el pistón)

Fig 1. Sistema Termodinámico


1.1. Tipos de Sistemas. En función de los límites, un sistema puede ser:

• Sistema cerrado. Sucede cuando no hay transferencia de masa entre el sistema y sus alrededores, sólo se permite la transferencia de energía, se denomina “masa de control”. ej. : una masa fija de gas en un cilindro,en una llanta o pelota. etc.
• Sistema abierto. Cuando hay transferencia de masa entre el sistema y sus alrededores. Este concepto es también llamado volumen de control Ej.: una bomba de agua, una turbina, un intercambiador de calor, etc.
• Sistema aislado .Es un caso especial y ocurre cuando ninguna forma de energía (calor, trabajo) cruza los límites del sistema Ej. un termo, etc.[pic]
Fig. 2 Sistema cerrado o masa de control



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Fig. 3 Sistema abierto o volumen de control

1.2 Tipos de límites de los sistemas:
• Adiabáticos. Cuando no pueden ser atravesados por el calor.
• Diatérmicos. Permiten la transferencia de calor.
• Rígidos. Si no permiten el cambio de...