termodinamica

APUNTES DE TERMODINÁMICA
Año 2012
PLAN COMÚN INGENIERIA CIVIL
UNIVERSIDAD DE LA SERENA

Dr. José O. Valderrama
Universidad de La Serena - Chile

Para alumnos de las
Ingeniería Civil Industrial e
Ingeniería Civil en Obras Civiles

Termo en Internet
http://www.citrevistas.cl/termo/termo.htm
Marzo de 2012

Apuntes de Termodinámica 2012 (Dr. José O. Valderrama, Univ. de LaSerena-Chile)

1

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: LaSegunda 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 PlanComún de Ingeniería Civil para las
Especialidades de Industrial y Obras Civiles de la Universidad de La Serena en Chile.

Apuntes de Termodinámica 2012 (Dr. José O. Valderrama, Univ. de La Serena-Chile)

2

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 elcurso se
conjuga una serie de factores que hacen que la Termo parezca más difícil de 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 laTermodinámica no explican en forma simple y directa algunos
conceptos básicos y necesarios 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 bienasimiladas. Ya
no me sorprende que muchos alumnos lleguen a este curso, después de más 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 gravecon conceptos matemáticos como derivadas,
logaritmos o integrales.
Por lo tanto, 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 ocurreen la mayoría de los casos y
hay que ocupar parte importante del poco tiempo dedicado 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 asingle one term for a student to achieve a useful meaning
and understanding of 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...