CAPÍTULO 1INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS BÁSICOS

• Introducción• Leyes de la Termodinámica• Sistemas cerrados y abiertos• Propiedades de un sistema• Densidad y densidad relativa• Procesos• Temperatura y ley cero de la Termodinámica• Presión

Índice

Introducción

La termodinámica se puede definir como la ciencia de la energía. La energía se puede considerar como la capacidad para causar cambios.

El término termodinámica proviene de las palabras griegas therme (calor) y dynamis (fuerza), lo cual corresponde a lo más descriptivo de los primeros esfuerzos por convertir el calor en energía.

Una de las más importantes y fundamentales leyes de la naturaleza es el Principio de conservación de la energía. Éste expresa que durante una interacción, la energía puede cambiar de una forma a otra pero su cantidad total permanece constante. Es decir, la energía no se crea ni se destruye, entendiéndose entonces que el cambio en el contenido energético de un cuerpo o de cualquier sistema es igual a la diferencia entre la entrada y la salida de energía

Leyes de la Termodinámica La segunda ley de la termodinámica afirma

que la energía tiene calidad así como cantidad, y los procesos reales ocurren hacia donde disminuye la cantidad de energía

La primera ley de la termodinámica es simplemente una expresión del principio de conservación de la energía, y sostiene que la energía es una propiedad termodinámica.

Sistemas Cerrados y Abiertos

Un sistema 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 que separa al sistema de sus alrededores se llama frontera.

Un sistema cerrado (conocido también como una masa de control) consta de una cantidad fija de masa y ninguna otra puede cruzar su frontera. Si, como caso especial, incluso se prohíbe que la energía cruce la frontera, entonces se trata de un sistema aislado

Un sistema abierto, o a volumen de control, como suele llamarse, es una región elegida apropiadamente en el espacio. Generalmente encierra un dispositivo que tiene que ver con flujo másico, como un compresor, turbina o tobera. Tanto la masa como la energía pueden cruzar la frontera de un volumen de control.

Propiedades de un SistemaCualquier característica de un sistema se llama propiedad

Independientes de la masa de un sistema

Temperatura Presión Densidad

*Comúnmente las letras minúsculas se usan para denotar estas propiedades (con excepción de la presión P y temperatura T)

Intensivas Extensivas Dependen del tamaño o extensión del sistema

Volumen específico Energía total específica

*Comúnmente las letras mayúsculas se usan para denotar estas propiedades (con excepción de la masa m)

Densidad y Densidad Relativa La densidad se define como la masa por

unidad de volumen

El reciproco de la densidad es el volumen específico, que se define como el volumen por unidad de masa.

Algunas veces la densidad de una sustancia se da como relativa a la densidad de una sustancia bien conocida; por lo tanto es llamada densidad relativa, y se define como el cociente de la densidad de una sustancia entre la densidad de alguna sustancia estándar a la temperatura especificada

𝜌𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎=𝜌

𝜌𝐻 2𝑜

Procesos

Isobárico Isotérmico Isocórico

𝑇=𝑐𝑡𝑒 𝑃=𝑐𝑡𝑒 𝑉=𝑐𝑡𝑒

Cualquier cambio de un estado de equilibrio a otro experimentado por un sistema es un proceso

Temperatura y Ley Cero de la Termodinámica La ley cero de la termodinámica

establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí.

Para la medición de temperatura existen escalas como la Celsius, Fahrenheit, Kelvin, Rankine.

PresiónLa presión se define como una fuerza normal que ejerce un fluido por unidad de área.

Su unidad es el pascal (Pa) = 1N/m2

Se mide respecto al vacío absoluto

Absoluta Atmosférica Se mide usando un barómetro

𝜌𝑚𝑎𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎=𝑃𝑎𝑏𝑠−𝑃𝑎𝑡𝑚

𝜌𝑎𝑡𝑚=𝜌 h𝑔

Termodinámica - Séptima Edición - Yunus A. Cengel Michael A. Boles. (Mc Graw Hill)

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Bibliografía