Termo Clase1

5/9/2018 Termo Clase1 - slidepdf.com

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TERMODINÁMICA

PROPEDEUTICOUNIVERSIDAD DEL ISTMO

PROFESOR:DRA. ROCIO SOLAR GONZALEZ



TermodinámicaOBJETIVOS GENERAL:

Estudiar los principios fundamentales de

la termodinámica, que sirvan de base parala operación y diseño de máquinas yprocesos de conversión de energía en

trabajo.



TermodinámicaPROGRAMA DE ESTUDIOS

1.- CONCEPTOS BÁSICOS DE TERMODINÁMICA

1.1.- Termodinámica y energía1.2.- Dimensiones y unidades1.3.- Sistemas cerrados y abiertos1.4.- Propiedades de los sistemas1.5.- Estado y equilibrio1.6.- Procesos y ciclos

2.- MEDIDAS DE PRESIÓN Y TEMPERATURA

2.1.- Presión2.2.- Temperatura y ley cero de la termodinámica

3.- SUSTANCIAS PURAS3.1.- Sustancia pura3.2.- Cambio de fases de sustancias puras3.3.- Diagramas de propiedades

3.4.- Tablas de propiedades3.5.- Ecuación de gas ideal3.6.- Factor de compresibilidad3.7.- Otras ecuaciones de estado

4.- PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

4.1.- Introducción a la primera ley de la termodinámica4.2.- transferencia de calor4.3.- Trabajo4.4.- Primera ley de la termodinámica4.5.- Calores específicos4.6.- Volúmenes de control4.7.- Proceso de flujo permanente



TermodinámicaBIBLIOGRAFIA

1.-DOE Fundamentals Handbook Thermodynamics, Heat Transfer, and Fluid Flow Volume 1 of 3.

2.-Termodinámica / Kenneth Wark, Donald E. Richard ; tr. Pablo de Assas Martínez Morentín, Teresa de Jesús LeoMena, Isabel Pérez Grande ; rev. téc. Antonio Sánchez Sánchez. -- 6a. ed. -- Madrid, España : McGraw-Hill,2001.

3.-Introducción a la termodinámica en ingeniería química / J. M. Smith, H. C. Van Ness, M. M. Abbott ; tr. AnaElizabeth García Hernández ; rev. téc. Néstor L. Díaz Ramírez. -- 6a. ed. -- México : McGraw-Hill, 2003.

4.-Fundamentos de termodinámica / Octave Levenspiel ; tr. Ricardo Cruz Quintana ; rev. téc. Marcela M. VillegasGarrido. -- México : Pearson, 1997.

5.-Termodinámica clásica / Lynn D. Russell, George A. Adebiyi ; tr. José E. de la Cera Alonso. -- México : AddisonWesley México, 2000.

6.-Problemas de termodinámica técnica / José Segura Clavell, Juan Rodriguez Sevilla. -- Barcelona, España : Reverté,c1993.

7.-Fundamentos de termodinámica técnica : v.1 / M. J. Moran, H. N. Shapiro ; tr. Jesús Guallar, Miguel Ángel Lozano,José María Marín... [et al] -- Barcelona, España : Reverté, c1998.

8.-Ingeniería termodinámica / J. B. Jones, R. E. Dugan ; tr. Ricardo Cruz Quintana ; rev. téc. Marcela M. VillegasGarrido. -- México : Prentice Hall, c1997.



TermodinámicaEvaluación

• 2 exámenes parciales (80 % calificación)• Tareas (20 % calificación)

• Asistencia (>85% de la total)• Apuntes de clase: www.unistmo.edu.mx/~solgr



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 hayan resuelto. 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.

Dr. José O. Valderrama



Conceptos y definicionesTermodinámica

Es la parte de la ciencia que estudia la

energía, sus diferentes manifestaciones,transformaciones y las propiedades delas sustancias asociadas a ella.



Conceptos y definiciones¿Porqué estudiar Termodinámica?

Porque nos interesa el óptimoaprovechamiento de la energía parafines que sirvan a la humanidad(electricidad, calefacción, combustión,refrigeración) y para optimizar el uso dela energía debemos conocer las leyes querigen su transformación.



Conceptos y definiciones¿En qué se fundamenta la Termodinámica?

La base fundamental de la

termodinámica es la observaciónexperimental, la que ha sido “resumida”en algunas leyes básicas conocidas como

Leyes de la Termodinámica: ley cero, la1ª, 2ª y 3ª ley.



Conceptos y definicionesEnergía

Es la manifestación “última” de las interacciones entre moléculas,electrones y otros elementos subatómicos; de sustransformaciones, cambios, degradación, etc. La energía puedeexistir en varias formas cuya suma conforma la energía total Ede un sistema, la cual se denota por unidad de masa mediante e y

se expresa comoe= E/m (kJ/kg)

La termodinámica no proporciona información del valor absolutode la energía total sólo trata con el cambio.



Conceptos y definicionesFormas de Energía

• Macroscopicas: son las que posee un sistemacomo un todo en relación con cierto marco dereferencia exterior.– Cinética

– Potencial• Microscópicas: son las que se relacionan con laestructura molecular de un sistema y el gradode la actividad molecular, y sonindependientes de los marcos de referenciaexternos.– Energía interna



Conceptos y definicionesEnergía cinética: es la energía que posee un sistema

como resultado de su movimiento en relación concierto marco de referencia. Cuando todas las partesde un sistema se mueven con la misma velocidad, laenergía cinética se expresa como

EC = m V2/2 (kJ)

o bien por unidad de masa

ec = V2/2 (kj/kg)

donde V denota la velocidad del sistema.



Conceptos y definicionesEnergía potencial: es la energía que posee un sistema

como resultado de su elevación en un campogravitacional y se expresa como

EP =mgz (kJ)

o bien por unidad de masa

ep = gz (kj/kg)

donde g es la aceleración gravitacional y z es laelevación del centro de gravedad de un sistema enrelación con cierto plano de referencia.



Conceptos y definicionesEnergía interna: se asocia con las fuerzas

intermoleculares de un sistema.

– Energía sensible: porción de energíainterna de un sistema asociada con laenergía cinética de una molécula.

– Energía latente: energía interna asociadacon la fase de un sistema.

– Energía química: energía interna asociadacon los enlaces atómicos en una molécula.

– Energía nuclear: energía interna asociadacon los enlaces dentro del núcleo delpropio átomo.



Conceptos y definicionesCalor y Trabajo

Calor y trabajo son dos formas de energía de transferencia; estoes que existen solamente cuando se está transfiriendo energía.Así, un cuerpo no puede tener calor ni puede tener trabajo.

El calor es la forma de energía por la que un cuerpo transfiere

energía con otro cuerpo, transferencia causada solo pordiferencia de temperatura entre dichos cuerpos.

El trabajo es la forma de energía por la que un sistematransfiere energía a otro cuerpo por la acción de una fuerza.



Conceptos y definiciones• Si se transporta energía de una sustancia u objeto a otro pormedio de una diferencia de temperatura entre ellos, este

transporte será referido como flujo de calor. La cantidad deenergía es el calor.

• Del calor existe una sola forma aunque hay varios mecanismos

por los que se transfiere (conducción, convección y radiación).

• Del trabajo existen muchas formas, dependiendo de la formaque actúa la fuerza ( de empuje, PV, eléctrico, de tensión

superficial, elástico, químico, magnético).



Conceptos y definiciones• Ejemplos de transferencia de calor

• i) Cuando una tetera con agua se pone en la llama de la cocina, en la llama se estátransformando la energía química del combustible, energía que toman los humosquemados. Esta energía es transferida en forma de calor a la base metálica de latetera, la que por conducción la transfiere al agua. El agua recibe el calor y lotransforma en energía interna.

• ii) Cuando colocamos un clavo metálico en una llama, la llama le transfiere laenergía al clavo, al que la conduce hasta nuestra mano y percibimos dichaenergía... nos quemamos.

• iii) Cuando hacemos funcionar el calentador de la casa, el gas le transfiereenergía a los tubos de cobre el que por conducción la transfiere al agua que fluye y el agua la trasforma en energía interna y nos llega a la ducha agua más caliente.La energía que nos llega en el agua fue transportada desde el calentadorprincipalmente convección.



Conceptos y definiciones• Ejemplos de transferencia de trabajo

• i) Cuando colocamos una rueda cualquiera en un chorro de agua que caeen forma natural desde una altura, el chorro le transfiere la energíacinética a la rueda, y esta gira produciendo una cierta cantidad detrabajo.

• ii) En un ventilador, la energía eléctrica que se le entrega (cuando

enchufamos el ventilador a la red eléctrica, se transforma en trabajo demovimiento de las aspas del ventilador, trabajo que se gasta endesplazar el aire hacia el ambiente que le rodea produciendo movimientodel aire.

• iii) Cuando revolvemos una taza de café con una cuchara estamosentregando energía al café en forma de trabajo (la cuchara que gira porla energía que le entregamos al hacerla girar). Esa energía setransforma en calor que recibe el café... obviamente es una cantidadmuy pequeña, y difícilmente logramos calentar el agua en esta formapara tomarnos un cafecito.



Tarea 11. Detalle tres ejemplos domésticos, de la vida diaria, o que Ud. conozca

sobre transferencia de energía en forma de calor (obviamente distintosa las tres dadas en estos Apuntes).

2. Detalle tres ejemplos domésticos, de la vida diaria, o que Ud. conozcasobre transferencia de energía en forma de trabajo (obviamente

distintos a las tres dadas en estos Apuntes)

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