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Colecci´n Notas de Clase
o
Departamento de Ingenier´ Mec´nica y Mecatr´nica
ıa
a
o

Termodin´mica T´cnica
a
e
Fundamentos

Alex´nder G´mez
a
o

FACULTAD DE INGENIERÍA

A. G´mez
o
Grupo de Investigaci´n en Biomasa y Optimizaci´n T´rmica de Procesos - BIOT
o
o
e
Secci´n de Ingenier´ T´rmica
o
ıa e
Departamento de Ingenier´ Mec´nica y Mecatr´nica
ıa
a
o
Facultad deIngenier´
ıa
Universidad Nacional de Colombia - Bogot´, D.C., Colombia.
a
Bogot´, D.C., 2011
a

Prefacio
En este texto se presenta una gu´ del contenido te´rico de la asignatura ”Termodin´mica
ıa
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a
T´cnica”(c´digo SIA: 2017279), ofrecida por el Departamento de Ingenier´ Mec´nica y
e
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a
Mecatr´nica de la Facultad de Ingenier´ de la Universidad Nacional de Colombia, sede
o
ıaBogot´. Su objetivo es permitir una mejor presentaci´n del contenido de la asignatura
a
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a los estudiantes en clase, pero no constituye por s´ solo el unico documento de estudio
ı
´
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durante el curso. Este debe complementarse, necesariamente, con la consulta y estudio de
textos especializados, seg´n la lista bibliogr´fica indicada.
u
a
Estas notas de clase se han elaborado siguiendola presentaci´n y el contenido de los texo
tos de ”Thermodynamik”de H.B. Baehr y S. Kabelac (13. edici´n); ”Thermodynamik”de
o
P. Stephan, K. Schaber y F. Mayinger (16. edici´n); ”Technische Thermodynamik”de U.
o
Grigull (3. edici´n) e Engineering Thermodynamics”de M.J. Moran y H.N. Shapiro (3.
o
edici´n).
o
Esta es una publicaci´n universitaria de la Universidad Nacional de Colombia parasu
o
uso durante el desarrollo del curso de ”Termodin´mica T´cnica”(c´digo SIA 2017279) del
a
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Departamento de Ingenier´ Mec´nica y Mecatr´nica. Su distribuci´n y publicaci´n para
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o
fines ajenos a este uso est´n expresamente prohibidas.
a

Una teor´ es tanto m´s impresionante cuanto
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a
mayor es la simplicidad de sus premisas, mayor
variedad de cosas relaciona ym´s amplio es su
a
campo de aplicaci´n. A ello se debe la profunda
o
impresi´n que me caus´ la termodin´mica
o
o
a
cl´sica. Es la unica teor´ f´
a
´
ıa ısica de contenido
general de la que estoy convencido que, dentro
del marco de aplicabilidad de sus conceptos
fundamentales, nunca ser´ derribada.[*]
a
Albert Einstein

[*] Einstein, A.: Autobiographical Notes, en P. A. Schilpp(Ed.), Albert Einstein: PhilosopherScientist (Evanston, IL: Library of Living Philosophers, 1971). [Traducci´n libre del texto original
o
en alem´n].
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Contenido
Prefacio

III

´
Indice de s´
ımbolos

IX

1. Procesos de transformaci´n de la energ´ y su an´lisis
o
ıa
a
1.1. Formas de la energ´ . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.1.1. Energ´ mec´nica . . . . . . . . . . . .. . . . .
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a
1.1.2. Energ´ interna . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ıa
1.1.3. Calor y trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. An´lisis termodin´micos . . . . . . . . . . . . . . . . .
a
a
1.2.1. Sistemas termodin´micos . . . . . . . . . . . .
a
1.2.2. Primera ley de la termodin´mica . . . . . . . .
a
1.2.3. Segunda ley de la termodin´mica . . . . . . . .
a
1.3.Propiedades termodin´micas de la materia . . . . . . .
a
1.3.1. Propiedades intensivas, extensivas y espec´
ıficas
1.4. Sistemas t´cnicos de transformaci´n . . . . . . . . . .
e
o
1.4.1. Sistemas de generaci´n de potencia . . . . . . .
o
1.4.2. Sistemas de calentamiento y enfriamiento . . .
1.5. Procesos termodin´micos . . . . . . . . . . . . . . . .
a
1.5.1. Estado termodin´mico . . . . . .. . . . . . . .
a
1.5.2. Cambios de estado, procesos y ciclos . . . . . .
1.5.3. Ecuaci´n de estado y principio de estado . . .
o
1.5.4. Equilibrio termodin´mico . . . . . . . . . . . .
a
1.6. Temperatura y equilibrio t´rmico . . . . . . . . . . . .
e
1.6.1. Ley cero de la termodin´mica . . . . . . . . . .
a
1.6.2. Energ´ cin´tica molecular y temperatura . . .
ıa
e
1.6.3....