Principios Básicos De Termodinámica

Principios Básicos de Termodinámica

Conceptos Introductorios y Definiciones La palabra termodinámica procede de las palabras del griego therme (calor) y dynamis (fuerza). Aunque varios aspectos de los que ahora se conoce como Termodinámica han sido objetos de interés desde la antigüedad, el estudio formal de la Termodinámica empezó en los comienzo del siglo XIX a partir de consideraciones sobrela potencia motriz del calor: la capacidad de los cuerpos calientes para producir trabajo. Hoy su alcance es mucho mayor, teniendo que ver, en general, con la energía y con las relaciones entre las propiedades entre las materias. La termodinámica es tanto una rama de la Física como una ciencia de la Ingeniería. El científico está normalmente interesado en alcanzar una comprensión de losfundamentos del comportamiento físico y químico de la materia en reposo y en cantidades determinadas y utiliza los principios de la termodinámica para relacionar sus propiedades. Los ingenieros están interesados, en general, en estudiar los sistemas y cómo éstos interaccionan con su entorno; y para facilitar esta tarea extienden el objeto de la termodinámica al estudio de sistemas a través de los cualesfluye la materia. Los ingenieros utilizan los principios derivados de la Termodinámica y otras ciencias de la ingeniería, tales como la Mecánica de Fluidos y la Transferencia de calor y masa, para analizar y diseñar objetos destinados a satisfacer las necesidades humanas. El vasto campo de aplicación de la Termodinámica Técnica busca perfeccionar los diseños y mejorar el rendimiento, para obtenercomo consecuencia el aumento en la producción de algún producto deseado, la reducción del consumo de un recurso escaso, una disminución en los costes totales o un menor impacto ambiental. Los principios de la termodinámica juegan un papel importante a la hora de alcanzar estos logros. Sistema Termodinámico: El término sistema, identifica el objeto de nuestro análisis. Una vez definido el sistema ysus interacciones es momento de aplicar una o más leyes. Ejemplo de sistema: Un cuerpo libre; una refinería petroquímica completa; la cantidad de materia contenida dentro de un tanque cerrado por paredes rígidas; una tubería de gas a través de la cual fluye materia; el vacío; etc. La composición de la materia en el interior del sistema puede ser fija o cambiar mediante reacciones químicas onucleares. La forma o volumen del sistema analizado no es necesariamente constante como sucede con un cilindro que contiene gas y es comprimido por un pistón

1.

Ejemplo de volumen de control (sistema abierto). Motor de automóvil donde: Masa de control = Sistema cerrado; Volumen de control = Sistema abierto; Superficie de control = Frontera del sistema. Termodinámica Clásica: No hace modelo alguno de laestructura de la materia en sus niveles molecular, atómico o subatómico. Analiza el comportamiento del sistema a partir de observaciones de su conjunto. Estudia al sistema termodinámico desde el punto de vista macroscópico. Termodinámica Estadística: Estudia al sistema termodinámico desde el punto de vista microscópico. Hace uso de modelos referidos a la estructura de la materia. Caracterizamediante valores estadísticos el comportamiento promedio de las partículas que constituyen el sistema de interés. Su área de aplicación está relacionado con el estudio de láseres, plasmas; flujos de gas a alta velocidad; cinética química; temperaturas muy bajas (criogénicas) o Magnitudes que son propiedades de los Sistemas Termodinámicos: La masa; el volumen; la temperatura; y la energía. Magnitudesque no son propiedades de los Sistemas Termodinámicos: El flujo de masa; y la transferencia de energía por trabajo y calor.

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Estado: Expresa la condición del sistema definido por el conjunto de sus propiedades. El estado puede especificarse a menudo suministrando los valores de un subconjunto de las mismas. Cuando cualquiera de las propiedades de un sistema cambia, su estado cambia y se dice...