Apuntes de termodinamica

Apuntes de Termodinámica

Capitulo I

I.- CONCEPTOS FUNDAMENTALES

I.1.- TERMODINÁMICA: Es una ciencia que forma parte de la física que estudia los procesos de intercambio de energía entre sistemas termodinámicos así como el análisis de las modificaciones de las propiedades de las sustancias involucradas. Para que realmente se pueda entender una definición es necesario sean comprendidoscada uno de sus términos. Durante el transcurso del estudio de esta ciencia se procurará definir proceso, energía, sistema termodinámico, propiedad, etc., para poder tener entonces los conocimientos necesarios para comprender el alcance que tiene la termodinámica. Es importante considerar que la termodinámica al formar parte de la física es una ciencia que requiere de reflexión y concentración parapoder llegar a una mayor comprensión de la forma en que se representan matemáticamente los fenómenos que involucran el movimiento de la materia y la energía, en la naturaleza. I.2.- SISTEMA TERMODINÁMICO: Introduciéndonos un poco en la definición dada anteriormente de termodinámica definiremos como Sistema Termodinámico a todo espacio o cantidad de materia que se sujeta a un estudio de intercambiode energía a través de sus limites. En esta definición de sistema se hace necesario ahora la definición de que es un límite. I.3.- LÍMITE O FRONTERA DE UN SISTEMA TERMODINÁMICO Es aquella superficie, real o ficticia, fija o móvil, que nos ayuda a delimitar un sistema termodinámico. O bien que nos sirve para que cualquier espacio o cantidad de materia adquiera la característica de sistematermodinámico. Los límites aparte de ser reales o ficticios, pueden ser fijos o móviles; en seguida, se muestran ejemplos de algunos sistemas termodinámicos, mostrando específicamente sus límites.

Ing. Everardo Esquivel Sánchez

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En la figura anterior se observa un sistema de bombeo, donde se pueden definir diferentes sistemas termodinámicos talescomo: 1.- La cisterna 2.- La bomba 3.- La bomba y el motor 4.- El tinaco 5.- Todo el sistema etc. Otro ejemplo de localización de limites, se puede mostrar en la figura de abajo, donde se muestra un generador eléctrico movido por un motor de combustión interna. Se puede considerar como sistema termodinámico a todo el conjunto (motor y generador) o solo al motor o bien solo al generador.

Ing.Everardo Esquivel Sánchez

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La localización de los limites, dependerá del equipo donde se requiere determinar el intercambio de energía. Los sistemas establecidos, pueden ser definidos como cerrados, abiertos o aislados, enseguida se describen cada uno de ellos. I.4.- SISTEMA TERMODINÁMICO CERRADO: Es aquel sistema en que tiene intercambio deenergía a través de sus límites o fronteras, pero no intercambio de materia. Nuevamente nos encontramos dentro de esta definición el concepto de "energía" el cual no es aún definido, sin embargo, nos basaremos en el concepto intuitivo que tenemos de éste. Más avanzado el tema, cuando se considera conveniente, será ampliamente definido. En los siguientes ejemplos se trata de hacer simple la definiciónde sistema termodinámico cerrado: 1.- Una tasa de café En este ejemplo, debemos entender que el café es el sistema y que las superficies de la tasa que están en contacto con el líquido forman parte de sus límites así como la superficie del propio café. Si el café dentro de la tasa se está "enfriando" es debido a que esta saliendo "energía" a través de sus límites, pero podemos observar que noexiste intercambio de materia, a través de sus límites.

Ing. Everardo Esquivel Sánchez

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2.- El aire o gas dentro de una jeringa (sistema émbolo-cilindro) En este ejemplo podemos observar que al suministrar energía al aire que está dentro de la jeringa, que para nuestro caso es el sistema termodinámico, uno de los límites es móvil, o sea la...