Resumen Termodinamica General Y Laboratorio Utfsm Mecanicos

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RESUMEN IWM210 TERMODINÁMICA GENERAL Y LABORATORIO
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Por Esteban Briones M.
08/03/2011
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Sistema Termodinámico

Región del espacio elegida para el estudio.

Sistema Cerrado: No fluye masa a través del sistema (pero sí puede fluir trabajo y energía).
Sistema Abierto: Puede haber flujo de masa, trabajo, y energía. (“Volumen de control”).

Energía

Energía interna (U):Está asociada a los grados de libertad internos de un sistema.
Energía Mecánica (E): Está asociado con los grados de libertad externos de un sistema.

E=U+EC+EP
Propiedades Termodinámicas

Parámetros que caracterizan el estado de un sistema, como temperatura (T), presión (p), volumen (V), masa (m), densidad (ρ), entalpía (H), velocidad (v).Propiedad extensiva: Depende del tamaño del sistema. Ejemplo: m, V.
Propiedad intensiva: No depende del tamaño del sistema. Ejemplo: T, v, etc.
Propiedad específica: Propiedad extensiva por unidad de masa. Ejemplos:

ν=Vm (Volumen específico)

u=Um (Energía interna específica)

e=Em (Energía mecanica específica)

De esta forma, obtenemos la ecuación: e=u+v22+g∙z

Temperaturaabsoluta: T K=T°C+273,15 (Escala Kelvin) ∆TK=∆T(℃)

Presión: pmanométrica=pabsoluta-patmosférica pvacío=patmosférica-pabsoluta

pmanométrica=ρ∙g∙z

1 kPa=103Pa 1MPa=106[Pa] 1bar=105[Pa]
1atm=1,01325∙ 105[Pa] 1atm=14,696[psi] 1atm=760[torr]
Estados termodinámicos

El estado termodinámico de una sustancia puraqueda completamente determinado por dos propiedades intensivas independientes. En la línea de saturación, en cambio, basta conocer sólo una propiedad intensiva.

Superficie p-T-v del agua:

Cada punto en R3representa un estado termodinámico. Las tablas termodinámicas identifican una serie de estados termodinámicos a lo largo de la superficie p-T-v medidos previamente para una sustanciadeterminada. Una trayectoria cualquiera en esta superficie recibe el nombre de trayectoria termodinámica.

Mezcla líquido-vapor: Está dentro de la región de saturación líquido-vapor. Queda descrita por su calidad (x).

x=mvapormtotal=mvapormvapor+mlíquido

Para cualquier propiedad específica (ϕ) se cumple que: ϕmezcla=1-x∙ϕf+x∙ϕg

Ejemplo: νmezcla=1-x∙νf+x∙νgumezcla=1-x∙uf+x∙ug

Gases Ideales

p∙ν=R∙T R: Constante de Gas Ideal, diferente para cada gas.
p∙V=m∙R∙T
p∙V=N∙Ru∙T Ru : Constante universal de los gases ideales; N: Número de moles
R=RuM , M: Peso molecular del gas. Raire=0,287[KJkg∙K]

Los gases se desvían del comportamiento ideal cerca de la región de saturación y del puntocrítico.
En el diagrama se aprecia el comportamiento del Agua. Los números junto a los puntos indican el error porcentual al aproximar el vapor como gas ideal.

Factor de compresibilidad

p∙ν=Z∙R∙T
Z= p∙νR∙T ( Factor de compresibilidad) Para un gas ideal, Z=1. Para un gas no ideal, Z≠1.
Dado que todos los gases tienen un comportamiento similar, se introducen lassiguientes propiedades:
pr=ppcr Tr=TTcr νr=ννcr=νR⋅Tcrpcr
De esta forma se consiguen crear cartas de compresibilidad útiles para todos los gases.

Calor y Trabajo

Calor (Q): Flujo de energía que tiene que tiene lugar cuando todos los parámetros externos de un sistema se mantienen fijos.Trabajo (W): Flujo de energía que tiene lugar con variación de parámetros externos de un sistema.
El Calor (Q) y el trabajo (W) se miden en unidades de energía. El flujo de calor (Q) y el flujo de trabajo (W) se miden en unidades de potencia.
Convenio de signos:

En termodinámica el Trabajo (W) se define de...