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Universidad de La Rioja

Capítulo 1
Introducción y conceptos
fundamentales de la Termodinámica
Ley de Boyle-Mariotte
1

Si un gas se mantiene a
temperatura constante,
su volumen es
inversamente proporcional
a la presión

0.8
0.6
0.4
0.2
0
10

20

30

40

Presión en Pascales

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Manuel Celso Juárez Castelló

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Presentación
Se trata, eneste tema, de introducirnos en el estudio de
la Termodinámica y de la Termotecnia o Ingeniería
Térmica, definiéndolas y estudiando sus campos de
aplicación.
Para una mejor comprensión de sus contenidos, es
conveniente conocer su desarrollo histórico por lo que,
en este capítulo, se realiza un breve resumen de los
descubrimientos y acontecimientos históricos más
importantes.
Por otra parte, para uncorrecto estudio de los Principios
de la Termodinámica, es necesario realizar una
definición precisa de los conceptos fundamentales que
nos permitirán avanzar en los siguientes capítulos.
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Introducción
La palabra Termodinámica procede de las palabras griegas
therme (calor) y dynamis (fuerza). SegúnHatsopoulos y
Keenan “la Termodinámica es la ciencia de los estados y de
los cambios de estado de los sistemas físicos, y de la
interacción entre sistemas que puede acompañar dichos
cambios de estado”.
La Termodinámica es una rama de la Física que se ocupa de
las transformaciones de los cuerpos en las que se produce
transferencia de energía. Amplía las enseñanzas de la
Mecánica definiendo nuevasformas de energía: el calor y la
energía interna. Estudia la equivalencia entre las diversas
formas de energía, demostrando que no todas ellas son
equivalentes, y marca las limitaciones de las transformaciones
de unos tipos de energía en otros.
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La Termodinámica Técnica es una rama de la Ingenieríaque
trata de las transformaciones de energía térmica en mecánica
y viceversa. La Ingeniería Térmica tiene el mismo objeto que
la Termodinámica, pero trata, además, de aplicar dicha ciencia
al diseño de procesos, dispositivos y sistemas, ocupándose de
resolver problemas técnicos: producción de trabajo, de calor,
de frío, etc.
La Termodinámica se basa fundamentalmente en dos
principiosexperimentales: el Primer y el Segundo Principio de
la Termodinámica. El Primer Principio es una Ley de
Conservación de la energía con el que se podrá valorar la
cantidad de energía a emplear en una determinada
transformación y el Segundo Principio nos permitirá valorar los
procesos y máquinas necesarios para obtener las mejores
transformaciones de energía.
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Breve resumen histórico
Hombre prehistórico: Aprendió a utilizar los “cuatro
elementos”: la tierra, el agua, el aire y el fuego (se fundía
estaño hacia el 3.500 a.C.)
Demócrito: En el Siglo IV a.C. Sostuvo que los átomos de un
elemento eran distintos a los de otro, oponiéndose a
Aristóteles que creía en la “continuidad de la materia”
Herón deAlejandría demostró la compresibilidad del aire.
Herón es recordado por la invención de un mecanismo a
reacción llamado Máquina de Herón. Esta máquina fue la
primera demostración de que el hombre podía utilizar
elementos inanimados de la naturaleza, como fuentes de
energía.
Galileo (1.592): Comenzó a utilizar como termómetro un bulbo
de vidrio del tamaño de un puño, abierto a la atmósfera a
través de untubo delgado
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Boyle (mediados del siglo XVII): investigo la compresibilidad del
aire y comprobó que cuando la presión sobre éste se duplicaba,
el volumen que ocupaba la misma masa de aire se reducía a la
mitad y cuando desaparecía el aumento de presión, el gas
ocupaba de nuevo el volumen primitivo...