Termodinamica

ÍNDICE
Prólogo 3
Programa y Bibliografía 4
Capítulo 1: Introducción y Primera Ley de la Termodinámica 5
Capítulo 2: Conceptos básicos supuestamente ya conocidos. 11
Capítulo 3: Comportamiento de Fluidos y la Primera Ley 29
Capítulo 4: Propiedades Físicas y Termodinámicas 38
Capítulo 5: Tablas y Diagramas Termodinámicos 50
Capítulo 6: La Segunda Ley de la Termodinámica 65
Capítulo 7:Ecuaciones de Estado y Cálculo de Propiedades 78
Capítulo 8: Humedad, Saturación y Sicrometría 87
Capítulo 9 : Combustión y Combustibles 97
Capítulo 10 : Termodinámica en un Proceso Industrial 110
Esta es una Nueva Versión de los Apuntes de Termodinámica año 2012, usados por el
autor en los Cursos de Termodinámica del Plan Común de Ingeniería Civil para las
Especialidades de Industrial y ObrasCiviles de la Universidad de La Serena en Chile.
Apuntes de Termodinámica 2012 (Dr. José O. Valderrama, Univ. de La Serena-Chile) 3
Prólogo
Comprender la Termodinámica no es fácil, pero tampoco es difícil. Creo que en realidad lo
que sucede durante el estudio y el aprendizaje de los distintos temas que incluye el curso se
conjuga una serie de factores que hacen que la Termo parezca más difícilde lo que es.
Algunos de estos factores son: mala base en conceptos básicos de matemáticas, física y
química, ciencias fundamentales sobre las que se basan las leyes y aplicaciones de la Termo
en Ingeniería. Otro factor no menos importante es que los textos comúnmente disponibles
para iniciar el estudio de la Termodinámica no explican en forma simple y directa algunos
conceptos básicos ynecesarios para comprender las leyes de la Termodinámica.
La experiencia muestra que aunque los conceptos termodinámicos sean bien explicados por
el instructor y bien comprendidos por los estudiantes, aparecen luego deficiencias notables
en simples aplicaciones de leyes matemáticas y físicas que nunca fueron bien asimiladas. Ya
no me sorprende que muchos alumnos lleguen a este curso, después demás de dos años
en la Universidad, y no tengan claridad sobre conceptos como masa molecular, mol, gas
ideal, energía, temperatura, o problemas simples de cambio de unidades, materias que
incluso están y han estado por años en los libros clásicos de tercero o cuarto año de la
Enseñanza Media. El problema es más grave con conceptos matemáticos como derivadas,
logaritmos o integrales.
Por lotanto, se hace más difícil para el instructor del curso visualizar la frontera de lo
conocido o lo ignorado por un estudiante. En otras partes del mundo es una suposición
razonable aceptar que el alumno que cursó una materia y la aprobó, está capacitado para
estudiar un curso superior y aplicar lo conocido. Eso no ocurre en la mayoría de los casos y
hay que ocupar parte importante del poco tiempodedicado a la Termo para repasar
conceptos supuestamente conocidos pero claramente olvidados. El conocido físico John
Fenn de la Universidad de Yale en Estados Unidos ha propuesto la 4ta ley de la
Termodinámica, que transcribo en el idioma original, para no perder la esencia de su
formulación: "It is impossible in a single one term for a student to achieve a useful meaning
and understandingof the laws of thermodynamics and their most important implications".
Creo que es prudente recordar y recomendar a los alumnos que los conceptos de la Termo
se aprenden mejor resolviendo en buena forma problemas de todo tipo. Muchos problemas y
aplicaciones en Termo, aunque involucren conceptos comunes, siempre tienen algún
aspecto nuevo que será mejor abordado mientras más problemas se hayanresuelto.
Estudiar Termo simplemente asistiendo a clases y viendo como los demás resuelven
problemas sería como tratar de aprender a nadar solo leyendo libros y manuales, sin meterse
a la piscina.
Es mi intención que después de este semestre los alumnos puedan enfrentar sus cursos
superiores en mejor forma y que aprendan otros aspectos, a veces más importantes para ser
buenos profesionales...