Petroleo

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA
ELECTRICA Y ENERGETICA
UNIVERSIDAD DE CANTABRIA

TERMODINÁMICA
TÉCNICA

Pedro Fernández Díez

I.- SISTEMAS TERMODINÁMICOS

I.1.- INTRODUCCIÓN
La Termodinámica, en general, tiene por objeto el estudio de las leyes de transferencia de calor en
sistemas en equilibrio.
SISTEMAS MACROSCÓPICOS.-Son aquellos que están constituidos por un gran número departículas, siendo sus dimensiones notablemente más grandes que las de los átomos o las moléculas y están
confinados por una superficie cerrada, real o ideal, de forma que a su través puede haber flujos de partículas y de energía. Todas las propiedades del sistema en su comportamiento respecto al medio exterior
vienen caracterizadas por una serie de parámetros macroscópicos, internos y externos, talescomo las
propiedades de elasticidad, concentración, polarización, etc, que son,
Parámetrosinternos bj , que dependen de la agitación de las partículas del sistema y de su reparto en el
espacio, tales como la presión, densidad, polarización, etc.
Parámetros externos ai , que definen la posición de otros sistemas respecto al sistema considerado, y son
proporcionales a la masa o al número departículas, como el volumen del sistema que está definido por la
posición de otros sistemas que le envuelven y rodean, por lo que tales parámetros externos pueden definirse mediante cuerpos externos referenciales.
El estado termodinámico del sistema viene representado por un conjunto de parámetros macroscópicos
linealmente independientes. Las magnitudes que sólo son función de los parámetrosindependientes en el
instante considerado, son las funciones de estado.
El estado termodinámico de un sistema es estacionario, cuando sus parámetros permanecen constantes en el tiempo; si no existen fuentes de energía externas, el sistema se encuentra en un estado de
equilibrio termodinámico. El estado termodinámico de un sistema es transitorio, cuando sus parámetros
dependen del tiempo.
Unatransformaciónreversible, es aquella para la cual las magnitudes macroscópicas que la caracterizan, en cada instante, están en la posición de equilibrio termodinámico o infinitamente próximas a él.
I.-1

Los sistemas macroscópicos pueden ser:
Sistemas simples, también conocidos como sistemas ideales o perfectos; son homogéneos, isótropos,
químicamente inertes, no están sometidos a campos de fuerzas,no tienen cargas eléctricas, su viscosidad es cero, etc.
Sistemas abiertos, que son aquellos que interaccionan a través de la pared cerrada que los limita, flujos
de materia y/o energía, con el medio exterior.
Sistemas cerrados, que son aquellos que tienen un número de partículas constante. A través de la
pared cerrada que les limita puede haber flujo de energía, pero no de materia.
Sistemasaislados, que son aquellos que no intercambian ni masa ni energía a través de su superficie.
Por ejemplo, un gas encerrado en un cilindro de volumen constante y de paredes impenetrables al calor,
paredes adiabáticas, constituye un sistema razonablemente aislado.
Se aceptan para tal sistema las siguientes hipótesis, dictadas por la experiencia:
a) Todo sistema aislado evoluciona espontáneamentehacia un estado final de equilibrio termodinámico
(Primer postulado de la Termodinámica), caracterizado por una serie de parámetros macroscópicos, del
que no puede salir sin la intervención de fuerzas exteriores, en cuyo momento dejará de ser aislado.
Desde un punto de vista estadístico, se puede decir que todo sistema macroscópico posee un estado
termodinámico único, el más probable, hacíael cual tiende el sistema sin intervención de elementos
exteriores al mismo, y que no abandonará espontáneamente.
b) La experiencia demuestra que cuando ponemos en contacto dos cuerpos A y B, independientemente de la igualdad o desigualdad de sus parámetros externos, pueden suceder dos casos,
b-1) Que se modifiquen sus parámetros, mezcla), alcanzándose un nuevo estado térmico, y sólo uno,...