Introducció als sistemes

termodinàmics

Conceptes bàsics i exemples pràctics

Sistemes termodinàmics: quines variables s’associen?

Calor

Temperatura

Entropia Volum

Energia Pressió

Massa

Què fa que un procés sigui termodinàmic?

Calor

Temperatura

Volum

Energia Pressió

Massa

Entropia

Si hi ha entropia associada al procés, aquest és termodinàmic

És una variable molt important del procés, que relaciona les variacions d’energia i entropia

Sistema termodinàmic

● El sistema termodinàmic vendrà definit per:

– Un cert volum

– Les propietats de la substància o substàncies que conté aquest volum (normalment fluids, sobre tot gasos)

– Les propietats de la frontera que limita el sistema.

Sistema termodinàmic

● Considerarem sistemes termodinàmics discrets

● Volums amb propietats intensives homogènies

– Temperatura, pressió, concentració...

– NO consideram variacions de propietats d'una posició a l'altre dins del mateix sistema

– Excepció: quan analitzem la transmissió de calor

Sistema termodinàmic

● Segons com sigui la frontera del sistema tenim:

– Sistemes aïllats: no interactuen amb l'entorn

– Sistemes tancats: només poden intercanviar energia amb l'entorn

– Sistemes oberts: poden intercanviar energia i matèria amb l'entorn

● En el cas de sistemes oberts el volum que defineix el sistema termodinàmic s'anomena volum de control

Sistema tancat La frontera només transfereix energia i no massa

Sistema obert La frontera transfereix energia i massa

Estats i processos

● Si coneixem el valor de les propietats que

defineixen un sistema direm que

coneixem l'estat del sistema

● Quan les propietats canvien d'un estat a

un altre experimenta un procés

termodinàmic

Exemple de sistema tancat: Motor Stirling

Un motor que funciona només amb el calor de la mà!

Exemple de sistema obert: Compressor / calderí

𝑚𝑒

𝑚𝑠

𝑄

𝑊

Entra treball i aire (a través de la vàlvula d’entrada), i surt aire a

pressió.

Exemple de sist. obert: Turbofan L’aire entra dins la turbina, és comprimit fins que arriba a la càmara de combustió, on s’afegeix l’energia (el combustible), que fa que s’expansioni el gas i faci moure la turbina (la qual, a la vegada, fa que es mogui el compressor).

El motor de 4 temps: obert o tancat? L’aire entra i surt, però es pot estudiar com a un sistema

tancat!