Termofluidos

Termofluidos



I. Conceptos básicos de termodinámica. La palabra termodinámica se deriva de las voces griegas termos, que Significa “calor”, y dynamis, que significa movimiento. Es la ciencia que trata sobre Las transformaciones de la energía y las relaciones entre las propiedades de los Sistemas. La ingeniería termodinámica trata del estudio de la ciencia de la termodinámica y de suutilidad en el diseño de ingeniería de procesos, dispositivos y sistemas que implican la utilización adecuada de la energía y la materia para el beneficio de la humanidad.

Sistema de unidades

Dimensiones y unidades primarias
Cantidad física Unidad SI Unidad del S. Ingles
Longitud m ft
Masa Kg. Lbm
Tiempo S s
Temperatura K °R
Corriente eléctrica Ampare Ampere
Intensidadluminosa Candela candela

Unidades derivadas
Cantidad física Unidad SI Unidad del S. ingles
Fuerza N Lbf
Área m2 Ft2
Volumen m3 Ft3
Presión N/m2 ( pascal ) Lbf / in 2 ( psi )
Densidad Kg/m3 Lb/ft3
Energía, trabajo, calor Joule btu
Potencia Watt ( J/s) Btu/s







Conceptos básicos.

• Sistema. Cualquier conjunto de materia o cualquier región en el espacio delimitado poruna superficie o pared cerrada, la pared puede ser real o imaginaria. Todos los demás que se encuentran fuera de la pared y que interactúan con el sistema en cuestión se conocen como entorno. Un sistema también se define como una cantidad de materia o una región en el espacio elegido para análisis. La masa o región fuera del sistema se conoce como Alrededores. La superficie real o imaginaria quesepara el sistema de sus alrededores se llama Frontera. Dependiendo de la naturaleza de la pared involucrada, se puede clasificar un sistema termodinámico de las siguientes formas.

• Sistema cerrado. No puede intercambiar materia con sus entorno y, por tanto, su masa permanece constante. Por otro lado, este sistema puede intercambiar energía con su entorno en términos de calor y trabajo.
(pagina 22 del Huang ).
• Sistema abierto. habrá flujo de materia a través de la frontera, también habrá flujo de calor. Por ejemplo un calentador de agua, en donde existe entrada de agua fría y salida de agua caliente.
• Sistema aislado. No habrá interacción alguna con sus entorno. La pared implicada no solo es impermeable a la materia; también es impermeable a cualquier forma de energía.
•Estado. El estado termodinámico de un sistema se define como la condición particular en la que existe el sistema. Considerar un sistema que no experimenta ningún cambio. En estas circunstancias, todas las propiedades se pueden medir o calcular en el sistema, lo cual da un conjunto de propiedades que describe por completo la condición, o el estado del sistema. En un estado especifico, todas laspropiedades de un sistema tienen valores fijos, e incluso si cambia el valor de una propiedad, el estado cambia a otro diferente.

Estado 1 m1 = 2 Kg.
T1 = 20 °C
V1 = 1.5 m3

Estado 2 m2 = 2 kg.
T2 = 20 °C
V2 = 2.5 m3

• Equilibrio. Cuando la cantidad de materia no experimenta más cambios en todas suspropiedades , se dice que está en estado de equilibrio termodinámico. Cuando en un sistema todas las fuerzas dentro de él están en equilibrio y cuando la fuerza que él ejerce sobre su entorno está también en equilibrio debido a una fuerza externa, se dice que el sistema está en equilibrio mecánico. Cuando la temperatura de un sistema es uniforme continuamente y es igual a la temperatura del entorno, sedice que el sistema está en equilibrio térmico. Cuando la composición química de un sistema permanece sin cambio, se dice que le sistema se encuentra en equilibrio químico. Para lograr el equilibrio termodinámico, deben satisfacerse las condiciones de equilibrio mecánico, equilibrio térmico y equilibrio químico.
• Proceso. Cuando una cantidad de materia experimenta un cambio desde un estado de...