Apuntes Termodinamica

BENEMERITA
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA
FACULTAD DE INGENIERIA



COLEGIO DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA








A P U N T E S

D E

T E R M O D I N A M I C A










RECOPILADO POR
ING. PABLO OTHON ROSAS RAMOS
DICIEMBRE 2008

UNIDAD UNO
INTRODUCCION A LA TERMODINAMICA

Definición: Termodinámica estudia las transformaciones de energíacalorífica en energía útil, es decir calor en trabajo las que experimenta una sustancia durante un proceso en un sistema termodinámico. Además permite relacionar conceptos de energía con propiedades del sistema, aplicando leyes y principios, tales como.
1.- Ley cero, 1ª, 2ª, 3ª leyes de la termodinámica
2.- Principio de conservación de la masa
3.- Principio de conservación de la energía, etc.Energía: Capacidad de una sustancia para generar cambios durante un proceso y que éstos deben tener cantidad y calidad.

PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

Dice que: La energía no se crea ni se destruye solo se transforma en otros tipos de energía, la expresión matemática es.

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CONVENCION DE SIGNOS PARA TRABAJO Y CALOR

Existen dos criterios paradefinir el trabajo que entra, suministra, adiciona a un sistema y un criterio para el calor que entra, suministra a un sistema, tal como se muestra en la figura siguiente.

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MANIFESTACIONES DE LA ENERGIA


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CALOR ESPECIFICO A VOLUMEN CONSTANTE


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CALOR ESPECIFICO A PRESION CONSTANTE


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SISTEMA TERMODINAMICO: Región en elespacio limitada por fronteras ó límites reales ó imaginarias escogida para su estudio.


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ENERGIA POTENCIAL

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ENERGIA CINETICA

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FACTORES DE TRANSFORMACION

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FACTOR DE CONVERSION DE LA ENERGIA

Este relaciona unidades mecánicascon unidades térmicas
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FLUJO MASICO = CAUDAL MASICO = GASTO MASICO

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FLUJO VOLUMETRICO = CAUDAL VOLUMETRICO = GASTO VOLUMETRICO

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ECUACION DE CONTINUIDAD

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ECUACION DE ENERGIA SIN FLUJO DE MASA

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ECUACION DE ENERGIA CON FLUJO DE MASA

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ENERGIA DE FLUJO = TRABAJO DE FLUJO

[pic]POTENCIA DE FLUJO

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ECUACIONDE CONSERVACION DE LA ENERGIA PARA UN SISTEMA ABIERTO

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BALANCE DE ENERGIAS EN FLUJO ESTACIONARIO

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EJERCICIO 1.1 Un bloque de 30 lb cae desde una altura de 20 ft . Se pide
a) Elaborar esquema del sistema
b) Calcular la energía almacenada debida a la posición del bloque.
c) Calcular calor equivalente a la energía almacenadad) Calcular la velocidad de caída del bloque.
e) calcular tiempo de caída.

EJERCICIO 1.2 Un bloque de 40 kg es soltado desde una altura de 6 m . Se pide
a) Elaborar esquema del sistema
b) Calcular la energía almacenada debida a la elevación del bloque.
c) Calcular calor equivalente a la energía almacenada
d) Calcular la velocidad de caída del bloque.
e) calcular tiempo de caída.EJERCICIO 1.3 Un depósito esférico de acero pesa 300 lbf , almacena 80 lb de aire que se desea calentar de 60 ºF a 200 ºF. Se pide
a) Elaborar esquema del sistema
b) Cuánto calor se necesita para calentar el depósito
c) Cuánto calor se requiere para calentar el aire
d) Calcular calor


EJERCICIO 1.4 Se calienta aire a la presión atmosférica desde 20 ºC hasta 85 ºC cuando éste pasa porun serpentín de tubos en un horno. Se pide
a) Elaborar esquema del sistema.
b) Cuánto calor se requiere por cada 36 kg de aire.
c) Cuál sería el trabajo hecho por el aire a través del serpentín.
e) Cuál sería el calor requerido por masa unitaria de aire.


EJERCICIO 1.5 Un recinto de 20 ft x 20 ft x 10 ft contiene aire seco a la presión atmosférica local de 29 in Hg y 70 ºF. Se...