Termodinamica conceptos basicos

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Termodinámica Aplicada

Unidad I

TERMODINÁMICA

1.

CONCEPTOS Y DEFINICIONES La contribución más significativa para el desarrollo y la conservación de una sociedad tecnológica moderna, ha sido la capacidad humana para extraer grandes cantidades de energía de la naturaleza y aprovecharla, en consecuencia, para obtener trabajo o potencia. La ciencia que explica y predice laextracción de energía se denomina TERMODINÁMICA. La Termodinámica es una ciencia axiomática, basada en 4 leyes.

2.

EL SISTEMA TERMODINÁMICO Un sistema termodinámico representa de por sí un conjunto de materiales que se encuentran en acción mecánica y térmica entre sí y con los cuerpos externos que se hallan alrededor del sistema. Para realizar un estudio eficaz de un sistema es necesariolimitar éste con respecto al medio circundante. El límite puede ser real o imaginario, de acuerdo con la naturaleza del problema. Podemos resumir conceptos de la siguiente manera: a) b) c) d) La materia dentro de un espacio limitado es el: La materia fuera de ese espacio se llama: La superficie que limita el sistema se llama: El sistema, la frontera y el medio ambiente: SISTEMA. MEDIO AMBIENTE.FRONTERA. UNIVERSO.

3.

TIPOS DE SISTEMA 1. Sistemas cerrados, son aquellos en el que no hay intercambio de masa con el medio ambiente. Es decir la masa no atraviesa la frontera. Por ejemplo, una cantidad de gas en un cilindro cerrado por un pistón, en que la pared del cilindro y el pistón forman la frontera real, indicada por rayas en la figura 1. 2. Sistemas abiertos, son aquellos en el que lamasa atraviesa la frontera del sistema ya sea ingresando o saliendo. La materia se intercambia con el Ambiente. Por ejemplo, el intercambiador de calor representado en la figura 2, en que la línea de rayas indica una frontera imaginaria del sistema. Por el intercambiador de calor circulan dos medios desde y hacia el ambiente: corriente A y corriente B, intercambiándose calor.

1Termodinámica Aplicada

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Frontera

A

B

B

Frontera del sistema
A

Figura 1

Figura 2

Con respecto a los sistemas “cerrados” y “abiertos” cabe hacer la siguiente distinción:  Sistemas adiabáticos: son sistemas en que no tiene lugar ningún intercambio de calor con el medio ambiente. Un ejemplo de ellos es el intercambiador de calor provisto de una llamada cubiertatermo-aislante con respecto al ambiente. Todo sistema adiabático puede ser abierto o cerrado. (figura 3).  Sistemas aislados: son sistemas en los que no se puede intercambiar ni la materia ni el calor con el ambiente. Un sistema aislado es también por definición, un sistema adiabático cerrado.  Sistemas homogéneos: son sistemas abiertos o cerrados en que las propiedades químicas y físicas de la materia soniguales en todo el sistema. Por ejemplo: el sistema de cierta cantidad de agua.  Sistemas heterogéneos: son sistemas abiertos o cerrados que constan de dos o más fases de una materia en que la composición química permanece igual. Sin embargo, en las fronteras de una fase varían bruscamente las propiedades físicas. Por ejemplo, un recipiente lleno de agua y vapor será un sistema heterogéneo.(figura 4).
Material aislante

A

Frontera del sistema

Vapor Agua

B

B

A

Frontera del sistema

Figura 4

Figura 3

2

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Termodinámica Aplicada

4.

ENERGÍA Es la capacidad de un cuerpo para producir efectos físicos externos a sí mismo, p.e. movimiento, cambios de tamaño, color, temperatura, etc. Las formas más comunes de energía se muestran en la tabla:FORMAS E. ESTATICA (Estacionaria)      

TIPOS Cinética Potencial Interna Electromagnética Química De tensión

CONDICIÓN Son propiedades del sistema

E. DINÁMICA (De transición)

 Trabajo.  Calor.  Transferencia de calor.

No es propiedad del sistema. Depende del proceso. Ocurre solamente durante un proceso

a) Energía Cinética Un cuerpo o partícula tiene energía en virtud...