termodinamica

Temas:
1.1 Termodinámica y energía.
1.2 Dimensiones y unidades.
1.3 Sistemas cerrados y abiertos.
1.4 Propiedades de un sistema.
1.5 Estado y equilibrio.
1.6 Procesos y ciclos.
1.7 Formas de energía.
1.8 Temperatura y la ley cero de la termodinámica.
1.9 Presión.
1.10 El manómetro.
1.11 El barómetro y la presión atmosférica.
1.12 Técnica para la solución de problemas.II. CONCEPTOS BÁSICOS DE LA TERMODINÁMICA.
Toda ciencia posee un vocabulario único y la termodinámica no es la excepción. La
definición precisa de los conceptos básicos constituye un fundamento íntegro para el desarrollo de
una ciencia y evita equivocaciones. Este capítulo inicia con un panorama de la termodinámica y de
los sistemas de unidades, seguido de una exposición de conceptos básicostales como sistema,
estado, postulado de estado, equilibrio, proceso, energía y las diversas formas de energía. También
se analizan la temperatura y las escalas de temperatura. En seguida el concepto de presión, que es
la fuerza ejercida por un fluido por unidad de área, y se explican las presiones absoluta y
manométrica, la variación de la presión en relación con la profundidad y losdiversos aparatos para
su medición, tales como los manómetros y barómetros. El estudio cuidadoso de estos conceptos es
indispensable para una buena interpretación de los temas tratados en los siguientes capítulos. Al
final se presenta una técnica intuitiva útil para la solución sistemática de problemas, que puede
usarse como modelo en la solución de problemas de ingeniería.
1.1 TERMODINÁMICAY ENERGÍA
La termodinámica se define como la ciencia de la energía. La energía es la capacidad para
producir cambios.
La palabra termodinámica proviene de los vocablos griegos therme (calor) y dynamis (fuerza), que
describe los primeros esfuerzos por convertir el calor en potencia motriz. Hoy día el mismo
concepto abarca todos los aspectos de la energía y sus transformaciones, incluidasla producción
de energía eléctrica, la refrigeración y las relaciones entre las propiedades de la materia.
Una de las leyes fundamentales de la naturaleza es el principio de la conservación de la energía,
que establece que durante una interacción, la energía puede cambiar de una forma a otra, pero la
cantidad total de energía permanece constante, por tanto, la energía no puede crearse nidestruirse. Por ejemplo, una roca que cae desde un despeñadero adquiere velocidad debido a que
su energía potencial se convierte en energía cinética (figura 1.1).
Figura 1.1 La energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma (primera ley).
El cambio del contenido de energía de un cuerpo o de cualquier otro sistema es igual a la
diferencia entre la energía que entra y la energía quesale, por lo que el balance de energía se
expresa como Eentra - Esale = E.
La primera ley de la termodinámica, una expresión sencilla del principio de la conservación de la
energía, afirma que la energía es una propiedad termodinámica. De acuerdo con la segunda ley de
la termodinámica, la energía tiene tanto calidad como cantidad, y los procesos reales tienden a la
disminución de lacalidad de la energía. Por ejemplo, una taza de café caliente sobre una mesa,
eventualmente se enfriará, pero una taza de café frío sobre la misma mesa nunca se calentará por
sí sola (figura 1.2). La energía de alta temperatura del café se degrada (se transforma en una forma
menos útil a una temperatura inferior) después de que se transfiere al aire. Universidad de Colima
Facultad deIngeniería Electromecánica
Departamento de Ingeniería Mecánica
Figura 1.2 El calor fluye en la dirección de un decremento de la temperatura.
Aunque cuando desde la creación del Universo han existido los principios de la termodinámica,
ésta no aparece como ciencia sino hasta la construcción de las primeras máquinas de vapor, que
fueron operadas con éxito en Inglaterra por Thomas Savery en 1697 y...