TERMODIN MICA Y M QUINAS T RMICAS

INSTITUTO DEL POTOSI

FASCÍCULO

TERMODINÁMICA Y MAQUINAS TÉRMICAS

DIRECCIÓN ACADÉMICA 2013
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ÍNDICE

TEMA I
EL ÁMBITO DE LA TERMODINÁMICA.
1.1. Dimensiones y Unidades
1.1.1.Fuerza
1.1.2.Temperatura
1.2. Cantidades definidas, Volumen
1.2.1.Presión
1.2.2.Trabajo
1.2.3.Energía
1.2.4. Calor
TEMA II
PRIMERA LEY Y OTROS CONCEPTOS BÁSICOS
2.1. Experimentos de Joule
2.1.2. Energía interna
2.2.Primera ley de Termodinámica
2.2.1. Estado termodinámico u funciones de estado
2.2.2. Entalpía
2.2.3. Procesos de flujo continuos
2.3. Equilibrio
2.3.1. Reglas de las fases
2.3.2. El proceso reversible
2.3.3. Procesos con V y P constantes
2.3.4. Capacidad calorífica

TEMA III
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA.
3.1. Enunciado en la segunda ley
3.1.2. Máquinas térmicas
3.1.3 Escalas en la termodinámica3.1.4. Termodinámica y la escala de gas ideal
3.2. Entropía
3.2.1. Cambios de entropía de un gas ideal
3.2.2. Enunciado de la segunda ley
3.2.3. Tercera ley de la termodinámica
3.2.4. Entropía desde el punto de vista microscópico
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TEMA IV
TERMODINÁMICA DE PROCESOS DE FLUJO.
4.1. Ecuaciones de balance
4.2.Balances de energía para procesos de flujo en estado estable
4.2.1. Balance de entropía
4.2.2.-Flujo de conductos de fluidos compresibles
4.2.3. Flujo en tuberías
4.3. Compresores
4.3.1. Eyectores

TEMA V
ANÁLISIS TERMODINÁMICO DE PROCESOS.
5.1. Cálculo de trabajo ideal
5.2. Trabajo perdido
5.3. Análisis termodinámico de procesos de flujo en estado
uniforme
Glosario
Bibliografía

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TEMA I

1. El ámbito de la termodinámica.
La ciencia de la termodinámica nació en el siglo XIX como una necesidad de
describir el funcionamiento de las máquinas de vapor y de establecer límites a lo
que éstas podían hacer. Es así como el nombre mismo significa potencia
generada por el calor, y sus aplicaciones iniciales fueron las máquinas térmicas,
de lascuáles la máquina de vapor es un ejemplo. Sin embargo, los principios
observados como válidos para las máquinas pronto se generalizaron en
postulados, los cuáles se conocen ahora como la primera y segunda leyes de la
Termodinámica. Estas leyes no tienen demostración en el sentido matemático; su
validez se sustenta en la ausencia de experiencia contraria a lo establecido por
ellas. Así, latermodinámica forma parte, junto con la mecánica y el
electromagnetismo, del conjunto de leyes básicas de la física.
A través de un proceso de deducción matemática; estas leyes conducen a un
conjunto de ecuaciones que encuentran aplicación en todas las ramas de la
ciencia y la ingeniería. Los ingenieros deben enfrentar una gama muy amplia de
problemas. Entre ellos se encuentran el cálculo de losrequerimientos del calor y
trabajo para procesos físicos y químicos, así como la determinación de las
condiciones de equilibrio para reacciones químicas y para la transferencia de
especies químicas entre fases.
Las consideraciones termodinámicas no establecen la rapidez con la que se
llevan a cabo los procesos químicos o físicos. Esta rapidez depende tanto de las
fuerzas impulsoras como de la resistencia.Aunque las fuerzas impulsoras son
variables termodinámicas, las resistencias no lo son. Ningún planteamiento
termodinámico, que es una formulación de la propiedad microscópica, puede
revelar los mecanismos microscópicos (moleculares) de los procesos físicos o
químicos. Por otra parte, el conocimiento del comportamiento microscópico de la
materia puede ser útil en el cálculo de propiedadestermodinámicas. Los valores
de las propiedades son esenciales para la aplicación práctica de la
termodinámica. El ingeniero químico debe tratar con muchas especies químicas
así como con las mezclas de ellas, y a menudo no están disponibles datos
experiméntales.
Tabla 1.1: Prefijos para unidades SI
Múltiplo
Prefijo
Símbolo

10 -9
10 -6
10 -3

Nao
Micro
Mili

n
μ
m
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10 -2
10 3
10 6
10 9

Centi
Kilo...