Introducción Ala Termodinamica

Introducción a la termodinámica
Si buscamos una definición sencilla de termodinámica podemos encontrar que la termodinámica es la rama de la física que estudia la energía, la transformación entre sus distintas manifestaciones, como el calor, y su capacidad para producir un trabajo. La termodinámica está íntimamente relacionada con la mecánica estadística, de la cual se pueden derivar numerosasrelaciones termodinámicas. Es importante tener en mente que la termodinámica estudia los sistemas físicos a nivel macroscópico, mientras que la mecánica estadística suele hacer una descripción microscópica de los mismos.
Qué se entiende por termodinámica
Debe quedar claro que la termodinámica es una ciencia y, quizá la herramienta más importante en la ingeniería, ya que se encarga de describirlos procesos que implican cambios en temperatura, la transformación de la energía, y las relaciones entre el calor y el trabajo.
La termodinámica es una ciencia factual que se encarga de estudiar hechos o acontecimientos auxiliándose de la observación y la experimentación por lo que tiene que apelar al examen de la evidencia empírica para comprobarlos. Así, la termodinámica puede ser vista como lageneralización de una enorme cantidad de evidencia empírica.
Básicamente la termodinámica en la ingeniería se enfoca en la producción de trabajo, a menudo bajo la forma de energía cinética a partir de calor como resultado de los procesos de la combustión, aunque no siempre es este el caso.
Definiciones e ideas fundamentales de la termodinámica
Como todas las ciencias, la termodinámica involucrael modelado matemático del mundo real. Para que las deducciones matemáticas sean consistentes, necesitamos definiciones exactas de los conceptos básicos. Lo que sigue es una discusión de algunos de los conceptos que necesitaremos. Se recomienda revisar la bibliografía recomendada para ampliar el contenido de las siguientes secciones, en particular se pueden consultar los primeros capítulos de loslibros
El modelo del Medio Continuo
La mayor parte de los problemas en ingeniería están relacionados con dimensiones físicas y en la mayoría de los casos se presume un medio continuo donde las variaciones de las propiedades físicas que constituyen el medio son tan suaves, que se puede utilizar el cálculo diferencial para el análisis. Se puede decir que el término medio continuo se usa tantopara designar un modelo matemático, como cualquier porción de material cuyo comportamiento se puede describir adecuadamente por ese modelo. Existen tres grandes grupos de medios continuos: Mecánica del sólido rígido, Mecánica de sólidos deformables, Mecánica de fluidos, (que distingue a su vez entre: Fluidos compresibles y Fluidos incompresibles).
El concepto de Sistema
Como definición de sistemase puede decir que es un conjunto de elementos con relaciones de interacción e interdependencia que le confieren entidad propia al formar un todo unificado
Un sistema puede ser cualquier objeto, cualquier cantidad de materia, cualquier región del espacio, etc., seleccionado para estudiarlo y aislarlo (mentalmente) de todo lo demás. Así todo lo que lo rodea es entonces el entorno o el medio dondese encuentra el sistema. Los sistemas termodinámicos se pueden clasificar como: aislados, cerrados y abiertos
El concepto del Equilibrio
Un sistema está en equilibrio termodinámico cuando no se observa ningún cambio en sus propiedades termodinámicas a lo largo del tiempo. Los estados de equilibrio son, por definición, estados independientes del tiempo.
Un sistema en equilibrio termodinámicosatisface:
1. equilibrio mecánico (ningunas fuerzas desequilibradas)
2. equilibrio térmico (ningunas diferencias de la temperatura)
3. equilibrio químico.
Un estado de no equilibrio es un estado con intercambios netos de masa o energía y sus parámetros característicos dependen en general de la posición y del tiempo. Si no dependen del tiempo, pero necesitan la intervención del entorno para...