Termodinamica, bien explicado, ejemplos resueltos

Dr. Jorge Alejandro Tapia González
NOTAS DE CURSO DE TERMODINÁMICA
Licenciatura en Ingeniería Física

Prólogo
Estas notas fueron elaboradas para la materia de termodinámica para las Licenciaturas en la Facultad de
Ingeniería de la Universidad Autónoma de Yucatán. Uno de los objetivos principales que se cuidaron
es presentar el material de una manera simple e intuitiva, dirigido ha aquellosestudiantes que les
agrade la idea de tener mas ejemplos de problemas para los temas tratados durante el curso, así como
información adicional para ampliar sus conocimientos generales en Ingeniería. La mayor parte de los
conceptos fueron tomados del libro TERMODINÁMICA de los autores Yunus A. Cengel y Michael A.
Boles. Todos los problemas aquí presentados fueron especialmente seleccionados con lafinalidad de
brindarle al estudiante una idea general para la solución de problemas en la materia, todos estos se
resolvieron usando las tablas del mismo libro antes mencionado.
La termodinámica es una disciplina de interés para las diversas ingenierías y sus conceptos se usan en
el diseño y mantenimiento de dispositivos y/o artefactos mecánicos que cumplen con la finalidad de
transformar la energía apartir de los cambios en las propiedades termodinámicas.
El primer capitulo está dedicada a los conceptos básicos de la termodinámica, la terminología que será
empleada durante el curso. La segundo capitulo se enfoca al estudio de las propiedades termodinámicas
y a los procesos que involucran cambios de fase en la materia. En el tercer y cuarto capitulo se
presentan un análisis de la primera leyde la termodinámica para sistemas cerrados y abiertos
respectivamente. El quinto capitulo está dedicado al estudio de segunda ley de la termodinámica así
como su importancia en el análisis de los procesos ideales. Por último en la sexto capitulo se estudia
una propiedad llamada entropía que se relaciona con las perdidas de energía realizadas de manera
irreversible.
Es necesario que se tome encuenta que se escribieron estas notas pensando que los alumnos han
llevado los cursos básicos de física general, álgebra lineal y calculo diferencial e integral.

ÍNDICE
I. CAPÍTULO 1: CONCEPTOS BÁSICOS DE LA TERMODINÁMICA.
1.1 Termodinámica, Ley Cero de la Termodinámica 1ª, 2ª y 3ª
Ley de la Termodinámica.
1.2 Sistema, Sistema Cerrado, Sistema Abierto.
1.3 Formas de energía.
1.4 Propiedades de unSistema. Estado y Equilibrio.
1.5 Proceso.
1.6 Presión, Medidas de Presión.
1.7 Escalas de temperatura.
Problemas resueltos del capitulo.

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II. CAPITULO 2: PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS.
2.1 Sustancias: Sustancia Puras, Propiedades, Procesos de cambio de fase.
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2.2 Temperatura de saturación, Presión de saturación, Puntos críticos,
Diagramas T  v , P  v y P  T .16
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2.3 Tablas de Propiedades (interpolación)
2.3.1 Entalpía.
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2.3.2 Estados de liquido saturado y de vapor saturado.
20
2.3.3 Mezcla saturada de líquido-vapor.
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2.4 Vapor sobrecalentado.
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2.5 Liquido Comprimido.
22
2.6 Ecuación de Estado del gas ideal.
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2.7 Factor de compresibilidad.
23
2.8 Otras Ecuaciones de estado
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2.8.1 Ecuación de estado de Van Der Waals.
24
2.8.2 Ecuación deestado de Bettie-Bridgeman
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2.8.3 Ecuación de estado de Benedict-Webb-Rubin.
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2.8.4Ecuacion de Virial.
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Problemas resueltos del capitulo.
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III. CAPÍTULO 3: LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA: SISTEMAS CERRADOS.
3.1 Transferencia de calor.
3.2 Modos de transferencia de calor.
3.2.1 Conducción
3.2.2 Convección
3.2.3 Radiación
3.3 Trabajo.
3.4 Formas de trabajo.
3.4.1 Mecánico
3.4.2Eléctrico
3.5 1ª Ley de la Termodinámica.
3.6 Calores Específicos.
3.6.1 Energía interna, Entalpia de gases ideales.
3.6.2 Energía interna, Entalpia de sólidos y líquidos.
Problemas resueltos del capitulo
IV. CAPITULO 4: PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA: VOLÚMENES DE CONTROL (V.C.).
4.1 Conservación de la masa en un Volumen de Control (V.C.)
4.2 Conservación de la Energía en un Volumen de Control (V.C.)...