Termodinamica - Unidad 1 (Rev.2)

INSTITUTO INSTITUTO TECNOLGICO SUPERIOR TECNOLGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOSDE COATZACOALCOS

U N I D A D I: U N I D A D I: FUNDAMENTO TERICOFUNDAMENTO TERICO

A S I G N A T U R A :--TERMODINMICATERMODINMICA--

r e a:INGENIERA MECNICAINGENIERA MECNICA

P R E S E N T A:Ing. Jess Gerardo Vega RodrguezIng. Jess Gerardo Vega Rodrguez

COATZACOALCOS, VERACRUZ. FEBRERO 2014 - JUNIO DEL 2014

Competencia especifica a desarrollar.Competencia especifica a desarrollar.ComprenderComprender loslos conceptosconceptos bsicosbsicos dede lala termodinmicatermodinmica;; yy susu importanciaimportancia

enen elel desarrollodesarrollo tecnolgicotecnolgico..

Ing. Jess Gerardo Vega RodrguezIng. Jess Gerardo Vega Rodrguez TERMODINMICA:TERMODINMICA:FUNDAMENTO TERICOFUNDAMENTO TERICO..

Actividades de aprendizajeActividades de aprendizaje..InvestigarInvestigar elel conceptoconcepto dede energaenerga yy susu importanciaimportancia enen elel desarrollodesarrollo

tecnolgicotecnolgico asas comocomo lala definicindefinicin dede termodinmicatermodinmica yy elel campocampo dedeaplicacinaplicacin dede estaesta disciplinadisciplina..

InvestigarInvestigar elel significadosignificado dede loslos siguientessiguientes conceptos,conceptos, propiedadespropiedades yy sussusaplicacionesaplicaciones:: peso,peso, masa,masa, fuerza,fuerza, trabajo,trabajo, calor,calor, densidad,densidad, pesopeso especifico,especifico,volumenvolumen especfico,especfico, volumenvolumen molar,molar, sistemassistemas cerrados,cerrados, abiertosabiertos yy aislados,aislados,lmiteslmites oo fronteras,fronteras, entorno,entorno, masamasa dede control,control, volumenvolumen dede control,control, estado,estado,equilibrio,equilibrio, proceso,proceso, procesoproceso dede flujoflujo estable,estable, trayectoria,trayectoria, ciclo,ciclo, propiedadpropiedadtermodinmica,termodinmica, propiedadespropiedades extensivas,extensivas, propiedadespropiedades intensivas,intensivas, propiedadpropiedadespecfica,especfica, presin,presin, temperatura,temperatura, estadoestado yy equilibrioequilibrio termodinmico,termodinmico,procesosprocesos yy ciclos,ciclos, trayectoria,trayectoria, procesosprocesos dede flujoflujo estableestable yy transitorio,transitorio, leyesleyesfundamentalesfundamentales dede lala termodinmica,termodinmica, energaenerga yy formasformas dede energaenerga..Ing. Jess Gerardo Vega RodrguezIng. Jess Gerardo Vega Rodrguez TERMODINMICA:TERMODINMICA:

FUNDAMENTO TERICOFUNDAMENTO TERICO..

4InvestigarInvestigar lala definicindefinicin dede temperaturatemperatura yy loslos diferentesdiferentes tipostipos dede dispositivosdispositivosparapara medirmedir lala temperatura,temperatura, asas comocomo lala definicindefinicin presinpresin:: tipos,tipos, significado,significado,medicinmedicin yy aplicacionesaplicaciones..

ResolverResolver problemasproblemas dede conversinconversin dede unidadesunidades enen sistemasistema internacionalinternacional eeingles,ingles, asas comocomo problemasproblemas queque involucreninvolucren elel conceptoconcepto dede presinpresin yytemperaturatemperatura..

InvestigarInvestigar yy discutirdiscutir enen grupogrupo loslos principalesprincipales aspectosaspectos termodinmicostermodinmicos dedeloslos sistemassistemas biolgicosbiolgicos yy elaborarelaborar unun ensayoensayo..

Actividades de aprendizajeActividades de aprendizaje..


Criterios de acreditacin.Criterios de acreditacin.AsistenciaAsistencia2020%%

EntenderEntender comocomo asistenciaasistencia aa lala presenciapresencia deldel alumnoalumno enen clases,clases, loslosjustificantesjustificantes solosolo sese tomarantomaran enen cuentancuentan parapara elel derechoderecho aa examenexamen yy nono parapara elelvalorvalor deldel porcentajeporcentaje..

Participacin y/o tareas20%Participacin y/o tareas20%

ComprobacinComprobacin..6060%%

TotalTotal 100100%%


UNIDAD TEMA SUBTEMA

1 Fundamento terico.

1.1.Termodinmica y energa.1.2.Dimensiones y unidades.1.3.Conceptos bsicos.1.4.Propiedades.1.5.Ley cero de la termodinmica.1.6.El principio de conservacin de la masa.1.7.Formas de energa.1.8.Eficiencia en la conversin de energa.1.9.Energa y ambiente.1.10.Aspectos termodinmicos de los sistemasbiolgicos.


TemarioTemario. .

Ing. Jess Gerardo Vega RodrguezIng. Jess Gerardo Vega Rodrguez TERMODINMICA: TERMODINMICA: FUNDAMENTOFUNDAMENTO TERICOTERICO..

Fundamento Fundamento TericoTerico..

LaLa materiamateria dede TermodinmicaTermodinmica proveeprovee lala basebase parapara asignaturasasignaturas dede laslas reasreasdede cienciasciencias dede lala ingenieraingeniera ee ingenieraingeniera aplicada,aplicada, talestales comocomo:: mecnicamecnica dedefluidosfluidos,, sistemassistemas ee instalacionesinstalaciones hidrulicashidrulicas,, mquinasmquinas dede fluidosfluidos compresiblescompresibles,,mquinasmquinas dede fluidosfluidos incompresiblesincompresibles,, sistemassistemas dede generacingeneracin dede energaenerga,,refrigeracinrefrigeracin yy aireaire acondicionadoacondicionado..

PorPor ello,ello, sese insertainserta enen lala primeraprimera mitadmitad dede lala trayectoriatrayectoria escolar,escolar, antesantes dedecursarcursar aqullasaqullas aa laslas queque dada soportesoporte.. DeDe maneramanera particular,particular, lolo trabajadotrabajado enen estaestaasignaturaasignatura sese aplicaaplica enen elel estudioestudio dede loslos temastemas:: ecuacinecuacin dede conservacinconservacin dede lalaenergaenerga,, anlisisanlisis dede procesosprocesos termodinmicostermodinmicos,, mecanismosmecanismos bsicosbsicos dedetransferenciatransferencia dede calorcalor,, intercambiadoresintercambiadores dede calorcalor,, acondicionamientoacondicionamiento dede aireaire yyrefrigeradoresrefrigeradores,, turbinasturbinas dede gasgas yy dede vaporvapor,, compresorescompresores,, ventiladoresventiladores,, turbinasturbinashidrulicashidrulicas,, bombasbombas,, entreentre otrosotros..

Introduccin. Introduccin.


SeSe organizaorganiza elel temariotemario enen seisseis unidades,unidades, combinandocombinando loslos contenidoscontenidosconceptualesconceptuales dede lala asignaturaasignatura concon ejemplosejemplos yy problemasproblemas dede aplicacinaplicacin eneningenieraingeniera dede loslos procesosprocesos termodinmicostermodinmicos..

EnEn primeraprimera instanciainstancia sese abordanabordan loslos principiosprincipios yy conceptosconceptos fundamentalesfundamentalesqueque darndarn sentidosentido yy clarificarnclarificarn lala importanciaimportancia dede lala asignaturaasignatura.. ElElconocimientoconocimiento dede laslas propiedadespropiedades termodinmicastermodinmicas yy laslas formasformas dede energaenerga,, estoestopermitirpermitir alal alumnoalumno comprendercomprender mejormejor lala relacinrelacin entreentre elel mediomedio ambienteambiente yylala energa,energa, sensibilizndolosensibilizndolo respectorespecto alal usouso eficienteeficiente dede lala energaenerga..


ComoComo todatoda cienciaciencia poseeposee unun vocabulariovocabulario niconico yy lala termodinmicatermodinmica nono eses lalaexcepcinexcepcin.. LaLa definicindefinicin precisaprecisa dede loslos conceptosconceptos bsicosbsicos constituyeconstituye ununfundamentofundamento integrointegro parapara elel desarrollodesarrollo dede unauna cienciaciencia yy evitaevita equivocacionesequivocaciones..EstaEsta unidadunidad iniciainicia concon unun panoramapanorama dede lala termodinmicatermodinmica yy dede loslos sistemassistemas dedeunidades,unidades, seguidoseguido dede unauna exposicinexposicin dede conceptosconceptos bsicosbsicos comocomo sistema,sistema,estado,estado, postuladopostulado dede estado,estado, equilibrio,equilibrio, proceso,proceso, energaenerga yy laslas diversasdiversas formasformasdede energa,energa, presin,presin, temperatura,temperatura, entreentre otrasotras propiedadespropiedades tantotanto intensivasintensivascomocomo extensivasextensivas..

SiSi bienbien eses ciertocierto elel estudioestudio dede estosestos conceptosconceptos eses indispensablesindispensables parapara unaunabuenabuena interpretacininterpretacin dede loslos temastemas tratadostratados enen laslas siguientessiguientes unidadesunidades..


1.1. TERMODINMICA Y 1.1. TERMODINMICA Y ENERGA.ENERGA.


EnEn fsica,fsica, energaenerga sese definedefine comocomo lala capacidadcapacidad parapararealizarrealizar unun trabajo,trabajo, sinsin embargoembargo tienetiene diversasdiversas acepcionesacepcionesyy definicionesdefiniciones unasunas masmas complejascomplejas queque otrasotras.. AA unun quequetodastodas estnestn relacionadasrelacionadas con la idea de una capacidadpara obrar, transformar o poner en movimiento.

La energa es una propiedad asociada a los objetos y/osustancias y se manifiesta en las transformaciones queocurren en la naturaleza.

QUE ES la QUE ES la energa?energa?


EtimolgicamenteEtimolgicamente lala energa,energa, deldel griegogriego ((//energeiaenergeia) queque significasignificafuerzafuerza enen accin,accin, oo capacidadcapacidad parapara producirproducir trabajotrabajo,, eses elel protagonistaprotagonista principalprincipaldede lala disciplinadisciplina dede lala termodinmicatermodinmica queque pretendemospretendemos estudiarestudiar..

UnaUna dede laslas leyesleyes fundamentalesfundamentales dede lala naturalezanaturaleza eses elel principioprincipio dedeconservacinconservacin dede lala energaenerga,, queque estableceestablece queque durantedurante unauna interaccin,interaccin, lalaenergaenerga puedepuede cambiarcambiar dede unauna formaforma aa otra,otra, peropero lala cantidadcantidad dede energaenergapermanecepermanece constante,constante, porpor tanto,tanto, lala energaenerga nono puedepuede crearsecrearse nini destruirse,destruirse, ververfigurafigura 11..11..

Que es la energa segn la termodinmica?Que es la energa segn la termodinmica?


FIGURAFIGURA 11..11LALA ENERGAENERGA NONO SESE CREACREA NINI SESE DESTRUYEDESTRUYE;;SOLOSOLO SESE TRANSFORMATRANSFORMA..

Energa potencial (EP) = 10 UnidadesEnerga cintica (EC) = 0

Energa potencial (EP) = 7 UnidadesEnerga cintica (EC) = 3 Unidades


LaLa primeraprimera leyley dede lala termodinmicatermodinmica,, afirmaafirma queque lala energaenerga eses unauna propiedadpropiedadtermodinmicatermodinmica yy dede acuerdoacuerdo concon lala segundasegunda leyley dede lala termodinmicatermodinmica,, lala energaenergatienetiene tantotanto calidadcalidad comocomo cantidadcantidad,, yy loslos procesosprocesos realesreales tiendentienden aa laladisminucindisminucin dede lala calidadcalidad dede lala energaenerga ((elel calorcalor fluyefluye enen lala direccindireccin dede unundecrementodecremento dede lala temperaturatemperatura))..

Caf caliente a 70C

Calor

Ambiente frio a 20C


Quien define la energa?Quien define la energa?

DesdeDesde lala creacincreacin deldel universouniverso hanhan existidoexistido loslos principiosprincipios dede lalatermodinmica,termodinmica, cuandocuando esteeste aparaseaparase comocomo cienciaciencia sese suposupo queque lala materiamateriaposeeposee energaenerga tantotanto porpor susu mismamisma naturalezanaturaleza ((energaenerga internainterna)) comocomo porpor susurelacinrelacin concon unun mediomedio externoexterno referencial,referencial, asas conocemosconocemos;;

lala energaenerga potencialpotencial relacionadarelacionada concon lala posicinposicin enen unun campocampo externo,externo,((gravitatorio,gravitatorio, elctricoelctrico oo magnticomagntico)) yy tambintambin lala;;

lala energaenerga cinticacintica relacionadarelacionada concon elel movimientomovimiento dede loslos cuerposcuerpos ((traslacintraslacin oodede rotacinrotacin))..

Ing. Jess Gerardo Vega RodrguezIng. Jess Gerardo Vega Rodrguez TERMODINAMICA:TERMODINAMICA:FUNDAMENTO TEORICO.FUNDAMENTO TEORICO.

Principales tipos de energa en la mecnica clsica.Principales tipos de energa en la mecnica clsica.

FIGURAFIGURA 11..22CUALQUIERCUALQUIER ACTIVIDADACTIVIDAD ENEN LALA NATURALEZANATURALEZA IMPLICAIMPLICA UNAUNA INTERACCININTERACCIN ENTREENTRE ENERGAENERGA YY MATERIAMATERIA;; PORPORELLOELLO ESES DIFCILDIFCIL IMAGINARIMAGINAR UNUN REAREA QUEQUE NONO SESE RELACIONERELACIONE CONCON LALA TERMODINMICATERMODINMICA ENEN ALGNALGN ASPECTOASPECTO..

Energa nuclear

Energa qumica

Energa luminosaCalor

Energa elctrica

Energa mecnica

QUE ES LA ENERGA ? V QUE ES LA ENERGA ? Vol. ol. 11

QUE ES LA ENERGA ? V QUE ES LA ENERGA ? Volol. 2. 2

TERMODINAMICA:TERMODINAMICA:FUNDAMENTO TEORICO.FUNDAMENTO TEORICO.

Ing. Jess Gerardo Vega RodrguezIng. Jess Gerardo Vega Rodrguez

LaLa termodinmicatermodinmica porpor susu definicindefinicin((deldel griego,griego, therme,therme, queque significasignifica calorcalor yydyamis,dyamis, queque significasignifica fuerzafuerza),), describedescribe loslosprimerosprimeros esfuerzosesfuerzos dede convertirconvertir elel calorcalorenen potenciapotencia motrizmotriz..

Etimolgicamente, Etimolgicamente, QUE significa QUE significa termodinmica?termodinmica?



Antes de la Antes de la termodinmica.termodinmica.

AntesAntes dede definirdefinir queque eses lala termodinmicatermodinmica debemosdebemos sabersaber queque estaesta nonoapareceaparece comocomo cienciaciencia hastahasta lala construccinconstruccin dede laslas primerasprimeras maquinasmaquinasatmosfricasatmosfricas dede vaporvapor,, queque fueronfueron operadasoperadas concon xitoxito enen InglaterraInglaterra porporThomasThomas SaverySavery ((16791679)) yy ThomasThomas NewcomenNewcomen ((17121712))..

DesdeDesde luegoluego estasestas maquinasmaquinas eraneran muymuy lentaslentas ee ineficientes,ineficientes, peroperoabrieronabrieron elel caminocamino alal desarrollodesarrollo dede unauna nuevanueva ciencia,ciencia, lala TermodinmicaTermodinmica..

ElEl terminotermino termodinmicatermodinmica sese empleoempleo porpor primeraprimera vezvez enen unauna publicacinpublicacin dedeLordLord KelvinKelvin enen 19841984,, peropero elel primerprimer librolibro dede textotexto sobresobre termodinmicatermodinmica loloescribiescribi WilliamWilliam Rankine,Rankine, profesorprofesor dede lala universidaduniversidad dede GlasgowGlasgow ((EscociaEscocia),), enen18591859.. LaLa termodinmicatermodinmica sese puedepuede dividirdividir enen dos,dos, segnsegn susu enfoqueenfoque enentermodinmicatermodinmica clsicaclsica (nivel(nivel macroscpico)macroscpico) yy termodinmicatermodinmica estadsticaestadstica (nivel(nivelmicroscpico)microscpico)..

EnEn ingenieraingeniera sese utilizautiliza lala termodinmicatermodinmica clsicaclsica yaya queque proporcionaproporciona unaunamaneramanera directadirecta yy fcilfcil parapara resolverresolver problemas,problemas, dede taltal formaforma queque podemospodemosdefinirladefinirla comocomo lala cienciaciencia queque estudiaestudia todastodas laslas transformacionestransformaciones oo conversinconversin dedeunasunas formasformas dede energasenergas enen otrasotras yy tambintambin lala transmisintransmisin oo transferenciatransferencia dededeterminadadeterminada claseclase dede energaenerga aa nivelnivel macroscpicomacroscpico..



Qu es la termodinmica? Qu es la termodinmica?



La termodinmica se desarrolla a partir de cuatro La termodinmica se desarrolla a partir de cuatro principiosprincipios o o leyesleyes::

Principios de la termodinmica. Principios de la termodinmica.

Permite definir la temperatura como una

propiedad.

Define el concepto de energa como magnitud

conservativa.

Define la entropa como medida de la direccin de

los procesos.

Interpretacin fsica de la

termoqumica.

Interpretacin fsica de la entropa como orden de los

sistemas; se usa en termoqumica.


reas de reas de aplicacinaplicacin

Cuerpo h

um

ano

Cuerpo h

um

ano

TERMODINMICA: TERMODINMICA: FUNDAMENTOFUNDAMENTO TERICOTERICO..

Refrig

eradores

Refrig

eradores

Centrales

Centrales

Air

e A

condic

ionado

Air

e A

condic

ionado

Avio

nes

Avio

nes



Cientficos pioneros en la termodinmica.Cientficos pioneros en la termodinmica.EntreEntre loslos numerososnumerosos cientficoscientficos queque hanhan intervenidointervenido enen elel desarrollodesarrollo dede lala

termodinmicatermodinmica podramospodramos sealarsealar seisseis aa loslos queque sese puedepuede atribuiratribuir laslas basesbases dedeestaesta cienciaciencia::

ElEl primeroprimero dede ellosellos debemosdebemos considerarconsiderar aa AntoineAntoine LaurentLaurentLavoisierLavoisier (Francia,(Francia, 17431743--17941794)) queque concon sussus numerososnumerosostrabajostrabajos cabecabe atribuirleatribuirle lala fundacinfundacin dede lala qumicaqumica modernamoderna..EstudiEstudi lala estequiometriaestequiometria dede laslas reacciones,reacciones, elel conocimientoconocimientodede lala combustin,combustin, lala composicincomposicin deldel aireaire yy deldel aguaagua;;intervieneinterviene enen lala nomenclaturanomenclatura dede elementoselementos yy compuestoscompuestosqumicosqumicos.. ConCon susu clebreclebre frasefrase nadanada sese crea,crea, nadanada sese pierdepierdepresentapresenta yy demuestrademuestra lala leyley dede lala conservacinconservacin dede lala materiamateria,,precursoraprecursora dede lala 11 leyley dede lala termodinmicatermodinmica dede lalaconservacinconservacin dede lala energaenerga..


NicolsNicols LonardLonard SadiSadi CarnotCarnot (Francia,(Francia, 17961796--18321832)) desdedesde lalapresentacinpresentacin anteante lala AcademiaAcademia FrancesaFrancesa dede susu trabajotrabajo sobresobrelala potenciapotencia deldel fuego,fuego, abreabre elel campocampo alal anlisisanlisis dede laslasmquinasmquinas trmicastrmicas.. SuSu nombrenombre nosnos acompaaracompaar durantedurantetodotodo esteeste cursocurso.. ElEl rendimientorendimiento dede susu famosofamoso ciclociclo ideal,ideal, elelllamadollamado ciclociclo dede CarnotCarnot,, queque deberemosdeberemos emplearemplear inclusoincluso enenelel anlisisanlisis msms modernomoderno dede loslos sistemassistemas termodinmicostermodinmicos.. SuSupensamientopensamiento eses original,original, niconico enen lala historiahistoria dede lala cienciacienciamoderna,moderna, puespues aa diferenciadiferencia dede lolo queque lele sucedesucede aa muchosmuchosotrosotros cientficos,cientficos, nono sese apoyaapoya enen nadanada anterioranterior yy abreabre ununamplioamplio campocampo aa lala investigacininvestigacin



RudolfRudolf JJ.. ClausiusClausius (Alemania,(Alemania, 18221822--18881888),), fuefue unun fsicofsico yymatemticomatemtico alemn,alemn, consideradoconsiderado unouno dede loslos fundadoresfundadorescentralescentrales dede lala cienciaciencia dede lala termodinmicatermodinmica.. EnEn susu nuevanuevaformulacinformulacin deldel principioprincipio dede SadiSadi Carnot,Carnot, conocidoconocido comocomo ciclociclodede Carnot,Carnot, propusopropuso lala teorateora deldel calorcalor sobresobre unauna basebase msmsslidaslida yy msms verdaderaverdadera.. EnEn susu trabajotrabajo msms importanteimportante sobresobrelala teorateora mecnicamecnica deldel calorcalor,, publicadopublicado enen 18501850,, estableciestableciporpor primeraprimera vezvez laslas ideasideas bsicasbsicas dede lala segundasegunda leyley dede lalatermodinmicatermodinmica.. EnEn 18651865 introdujointrodujo elel conceptoconcepto dede entropaentropa..



WilliamWilliam Thomson,Thomson, LordLord KelvinKelvin (Escocia,(Escocia, 18241824--19071907),), fuefueunun fsicofsico yy matemticomatemtico britnicobritnico.. KelvinKelvin sese destacdestac porpor sussusimportantesimportantes trabajostrabajos enen elel campocampo dede lala termodinmicatermodinmica yy lalaelectricidadelectricidad.. GraciasGracias aa sussus profundosprofundos conocimientosconocimientosdede anlisisanlisis matemticomatemtico.. EsEs unouno dede loslos cientficoscientficos queque msmshizohizo porpor llevarllevar aa lala fsicafsica aa susu formaforma modernamoderna.. EsEsespecialmenteespecialmente famosofamoso porpor haberhaber desarrolladodesarrollado lala escalaescala dedetemperaturatemperatura KelvinKelvin.. RecibiRecibi elel ttulottulo dede barnbarn KelvinKelvin enenhonorhonor aa loslos logroslogros alcanzadosalcanzados aa lolo largolargo dede susu carreracarrera..



JamesJames PrescottPrescott JouleJoule (Inglaterra,(Inglaterra, 18181818--18891889),), cervecerocervecero yyfsico,fsico, eses conocidoconocido porpor sussus investigacionesinvestigaciones enen electricidad,electricidad,termodinmicatermodinmica yy energaenerga.. EstudiEstudi elel magnetismo,magnetismo, yydescubridescubri susu relacinrelacin concon elel trabajotrabajo mecnicomecnico ((JouleJoule))..TrabajTrabaj concon LordLord KelvinKelvin parapara desarrollardesarrollar lala escalaescala absolutaabsolutadede lala temperatura,temperatura, hizohizo observacionesobservaciones sobresobre lala teorateoratermodinmicatermodinmica ((EfectoEfecto JouleJoule--ThomsonThomson)) yy encontrencontr unaunarelacinrelacin entreentre lala corrientecorriente elctricaelctrica queque atraviesaatraviesa unaunaresistenciaresistencia yy elel calorcalor disipado,disipado, llamadallamada actualmenteactualmentecomocomo leyley dede JouleJoule..



JosiahJosiah WillardWillard GibbsGibbs (USA,(USA, 18391839--19031903)).. FueFue unun hombrehombremodesto,modesto, trabajtrabaj enen YaleYale durantedurante nuevenueve aosaos sinsin recibirrecibir nadanadaporpor susu trabajotrabajo hastahasta queque fueronfueron reconocidasreconocidas sussusaportaciones,aportaciones, queque abrenabren elel caminocamino dede lala termodinmicatermodinmicamodernamoderna yy dede lala mecnicamecnica estadsticaestadstica.. SuSu clebreclebre reglaregla dede laslasfasesfases yy sussus numerosasnumerosas ecuacionesecuaciones fundamentalesfundamentales entreentre laslaspropiedadespropiedades termodinmicas,termodinmicas, abrieronabrieron elel pasopaso aa todatoda lalaqumicaqumica modernamoderna ee ingenieraingeniera industrialindustrial..




1.2. 1.2. DIMENSIONES Y UNIDADES.DIMENSIONES Y UNIDADES.



CualquierCualquier cantidadcantidad fsicafsica sese caracterizacaracteriza porpor sussus dimensiones,dimensiones, laslas magnitudesmagnitudesarbitrariasarbitrarias asignadasasignadas aa laslas dimensionesdimensiones sese llamanllaman unidadesunidades.. AlgunasAlgunas dede laslasdimensionesdimensiones comocomo lala masamasa ((mm),), lala longitudlongitud ((LL),), elel tiempotiempo ((tt)) yy lala temperaturatemperatura ((TT))sese consideranconsideran dimensionesdimensiones primariasprimarias oo fundamentalesfundamentales,, enen tantotanto queque otrasotras comocomolala velocidadvelocidad ((VV),), lala energaenerga ((EE)) yy elel volumenvolumen ((VV)) sese expresanexpresan enen trminostrminos dede laslasdimensionesdimensiones primariasprimarias yy recibenreciben elel nombrenombre dede dimensionesdimensiones secundariassecundarias ooderivadasderivadas..

dimensin primariadimensin primaria

Ing.

Jes

s Gera

rdo V

ega

Rod

rgue

zIn

g. J

ess G

erard

o Veg

a R

odrg

uez

AA lolo largolargo dede loslos aosaos sese hanhan creadocreado variosvarios sistemassistemas dede unidadesunidades.. UnUn sistemasistemadede unidadesunidades eses unun conjuntoconjunto consistenteconsistente dede unidadesunidades dede medidamedida.. DefinenDefinen ununconjuntoconjunto bsicobsico dede unidadesunidades dede medidamedida aa partirpartir deldel cualcual sese derivanderivan elel restoresto..ExistenExisten variosvarios sistemassistemas dede unidadesunidades dede loslos cualescuales sese utilizanutilizan dosdos conjuntosconjuntos dedeunidadesunidades:: elel sistemasistema inglesingles yy elel SISI..

FIGURAFIGURA 11..33INSTRUMENTOSINSTRUMENTOS DEDE MEDICINMEDICIN..



ElEl SistemaSistema InternacionalInternacional dede UnidadesUnidades ((abreviadoabreviado SI,SI, deldel francsfrancs:: LeLe SystmeSystmeInternationalInternational d'Unitsd'Units),), tambintambin denominadodenominado SistemaSistema InternacionalInternacional dedeMedidasMedidas,, eses elel nombrenombre queque reciberecibe elel sistemasistema dede unidadesunidades queque sese usausa enen casicasitodostodos loslos pasespases..

ElEl sistemasistema internacionalinternacional dede unidadesunidades eses elel herederoheredero deldel antiguoantiguo SistemaSistemaMtricoMtrico DecimalDecimal yy eses porpor elloello porpor lolo queque tambintambin sese lolo conoceconoce comocomo sistemasistemamtricomtrico,, eseese instaurinstaur enen 19601960,, aa partirpartir dede lala ConferenciaConferencia GeneralGeneral dede PesosPesos yyMedidas,Medidas, durantedurante lala cualcual inicialmenteinicialmente sese reconocieronreconocieron seisseis unidadesunidades fsicasfsicasbsicasbsicas,, enen 19711971 sese aadiaadi lala sptimasptima unidadunidad bsicabsica denominadadenominada molmol..



UnaUna dede laslas caractersticascaractersticas trascendentales,trascendentales, quequeconstituyeconstituye lala grangran ventajaventaja deldel SI,SI, eses queque sussusunidadesunidades sese basanbasan enen fenmenosfenmenos fsicosfsicosfundamentalesfundamentales..

ExcepcinExcepcin nicanica eses lala unidadunidad dede lala magnitudmagnitudmasamasa ((kgkg),), definidadefinida comocomo lala masamasa deldel prototipoprototipointernacionalinternacional aa unun cilindrocilindro dede platinoplatino ee iridioiridioalmacenadoalmacenado enen unauna cajacaja fuertefuerte dede lala OficinaOficinaInternacionalInternacional dede PesosPesos yy MedidasMedidas ((BIPM,BIPM, porpor sussussiglassiglas enen francs,francs, BureauBureau InternationalInternational desdes PoidsPoids etetMesuresMesures))



TABLATABLA 11..11LAS SIETE DIMENSIONES FUNDAMENTALES Y SUS UNIDADES EN EL SI.LAS SIETE DIMENSIONES FUNDAMENTALES Y SUS UNIDADES EN EL SI.



LongitudLongitud:: UnUn metrometro ((mm)) sese definedefine comocomo lala distanciadistancia queque recorrerecorre lala luzluz enen elelvaciovacio durantedurante unun intervalointervalo dede 11//299299,,792792,,458458 ((constanteconstante universaluniversal dede lala luz,luz,m/sm/s)) dede segundosegundo..

MasaMasa:: UnUn kilogramokilogramo ((kgkg)) sese definedefine comocomo lala masamasa deldel KilogramoKilogramo Patrn,Patrn, ununcilindrocilindro compuestocompuesto dede unauna aleacinaleacin dede platinoplatino--iridioiridio..

TiempoTiempo:: UnUn segundosegundo ((ss)) eses lala duracinduracin dede 99,,192192,,631631,,770770 oscilacionesoscilaciones dede lalaradiacinradiacin emitidaemitida enen lala transicintransicin entreentre loslos dosdos nivelesniveles hiperfinoshiperfinos deldel estadoestadofundamentalfundamental deldel istopoistopo 133133 deldel tomotomo dede cesio,cesio, aa unauna temperaturatemperatura dede 00 KK..

TemperaturaTemperatura:: ElEl kelvinkelvin ((KK)) correspondecorresponde aa unauna fraccinfraccin dede 11//273273..1616 partespartesdede lala temperaturatemperatura deldel puntopunto tripletriple deldel aguaagua..



IntensidadIntensidad dede corrientecorriente elctricaelctrica:: ElEl amperioamperio oo ampereampere ((AA)) eses lala intensidadintensidaddede unauna corrientecorriente constanteconstante queque mantenindosemantenindose enen dosdos conductoresconductores paralelos,paralelos,rectilneos,rectilneos, dede longitudlongitud infinita,infinita, dede seccinseccin circularcircular despreciabledespreciable yy situadossituados aa unaunadistanciadistancia dede unun metrometro unouno dede otrootro enen elel vaco,vaco, produciraproducira unauna fuerzafuerza igualigual aa221010--77 NN mm..

CantidadCantidad dede sustanciasustancia:: UnUn molmol ((molmol)) eses lala cantidadcantidad dede sustanciasustancia dede ununsistemasistema queque contienecontiene tantastantas entidadesentidades elementaleselementales comocomo tomostomos..

IntensidadIntensidad luminosaluminosa:: UnaUna candelacandela ((cdcd)) eses lala intensidadintensidad luminosa,luminosa, enen unaunadireccindireccin dada,dada, dede unauna fuentefuente queque emiteemite radiacinradiacin monocromticamonocromtica conconfrecuenciafrecuencia dede 540540 10101212 HzHz dede formaforma queque lala intensidadintensidad dede radiacinradiacin emitida,emitida, enenlala direccindireccin indicada,indicada, eses dede 11//683683 WW porpor estereorradinestereorradin..



TABLATABLA 11..22PREFIJOS ESTNDAR EN UNIDADES DEL SIPREFIJOS ESTNDAR EN UNIDADES DEL SI..

Prefijos estndar.Prefijos estndar.



1.3. CONCEPTOS BSICOS.1.3. CONCEPTOS BSICOS.



Sistema termodinmico.Sistema termodinmico.UnUn sistemasistema termodinmico,termodinmico, oo simplementesimplemente unun sistemasistema sese definedefine comocomo unauna

porcinporcin (cantidad(cantidad dede materia)materia) oo reginregin deldel universouniverso parapara objetoobjeto dede estudioestudio.. UnUnsistemasistema eses unauna reginregin restringida,restringida, nono necesariamentenecesariamente dede volumenvolumen constante,constante, ninifijafija enen elel espacio,espacio, enen dondedonde sese puedepuede estudiarestudiar lala transferenciatransferencia yy transmisintransmisin dedemasamasa yy energaenerga..

TodoTodo sistemasistema quedaqueda limitadolimitado porpor unun contornocontorno,, paredesparedes,, fronterasfronteras oo lmiteslmitesdeldel sistemasistema,, queque puedenpueden serser realesreales oo imaginariosimaginarios.. TambinTambin sese llamanllaman superficiesuperficiedede controlcontrol ((cuandocuando sese tratatrata dede unun volumenvolumen dede controlcontrol)).. ElEl entornoentorno oo alrededoresalrededores,,eses lala parteparte deldel universouniverso prximaprxima alal sistemasistema yy queque sese veve afectadaafectada enen algunaalgunamedidamedida porpor loslos procesosprocesos queque ocurrenocurren enen elel sistemasistema..



Frontera Entorno, alrededores o medio ambiente

Entorno, alrededores o medio ambiente

Sistema

FIGURAFIGURA 11..44ESQUEMAESQUEMA DEDE UNUN SISTEMASISTEMA..

Frontera mvilFrontera fija



LaLa fronterafrontera puedepuede serser fijafija oo mvilmvil.. ObserveObserve queque lala fronterafrontera eses lala superficiesuperficie dedecontactocontacto compartidacompartida tantotanto porpor elel sistemasistema comocomo loslos alrededoresalrededores.. EnEn trminostrminosmatemticosmatemticos lala fronterafrontera tienetiene espesorespesor cero,cero, porpor elloello nono contienecontiene ningunaninguna masamasanini ocupaocupa volumenvolumen algunoalguno enen elel espacioespacio..

FIGURAFIGURA 11..55SISTEMASISTEMA CONCON FRONTERAFRONTERA MVILMVIL OO FIJAFIJA..



Tipos de sistema.Tipos de sistema.LosLos sistemassistemas sernsern cerradoscerrados oo abiertos,abiertos, lolo queque dependedepende dede sisi sese eligeelige parapara elel

estudioestudio dede unauna masamasa fijafija oo unun volumenvolumen fijofijo.. EnEn funcinfuncin dede loslos lmites,lmites, unun sistemasistemapuedepuede serser::

CerradoCerrado:: eses unauna reginregin dede masamasa constanteconstante;; aa travstravs dede sussus lmiteslmites sloslo sesepermitepermite lala transferenciatransferencia dede energaenerga yy elel volumenvolumen nono tienetiene queque serser fijofijo.. TambinTambinsese lele denominadenomina masamasa dede controlcontrol..

AisladoAislado:: unun sistemasistema aisladoaislado nono puedepuede transferirtransferir materiamateria nini energaenerga concon elelmediomedio rodeanterodeante yy sonson hipotticoshipotticos.. SinSin embargoembargo elel universouniverso enen susu totalidadtotalidad sesepuedepuede considerarconsiderar comocomo unun sistemasistema aisladoaislado yaya queque nono cumplecumple ningnningnintercambiointercambio.. LaLa energaenerga sese transformatransforma enen calorcalor yy aumentaaumenta elel desordendesorden..



AbiertoAbierto:: enen unun sistemasistema abiertoabierto eses posibleposible lala transferenciatransferencia dede masamasa yy dedeenergaenerga aa travstravs dede sussus lmiteslmites;; lala masamasa contenidacontenida enen ll nono eses necesariamentenecesariamenteconstanteconstante.. TambinTambin sese lele denominadenomina volumenvolumen dede controlcontrol,, porpor lolo comncomn encierraencierraunun dispositivodispositivo queque comprendecomprende unun flujoflujo msicomsico comocomo unun compresor,compresor, unauna turbinaturbinaoo unauna toberatobera..

ConocerConocer elel flujoflujo msicomsico queque entraentra yy salesale dede unun sistemasistema eses lala tareatarea enen unun grangrannumeronumero dede problemasproblemas enen ingeniera,ingeniera, porpor lolo queque requierenrequieren serser modeladosmodelados comocomovolmenesvolmenes dede controlcontrol.. ElEl flujoflujo msicomsico implicadoimplicado enen unun calentadorcalentador dede aguaagua,, elelradiadorradiador dede unun automvilautomvil,, unauna turbinaturbina yy unun compresorcompresor debedebe analizarseanalizarse comocomovolumenvolumen dede controlcontrol ((sistemasistema abiertoabierto)) yy nono comocomo masamasa dede controlcontrol ((sistemasistemacerradocerrado)).. DeDe hecho,hecho, cualquiercualquier reginregin arbitrariaarbitraria enen elel espacioespacio puedepuede serserseleccionadaseleccionada comocomo volumenvolumen dede controlcontrol..



FIGURAFIGURA 11..66SISTEMASISTEMA CERRADO,CERRADO, AISLADOAISLADO YY ABIERTOABIERTO..

MasaMasa

EnergaEnerga (Si)(Si)

(No)(No)

SISTEMA ABIERTOSISTEMA ABIERTO

(Si)(Si) MasaMasa

(Si)(Si)EnergaEnerga

MasaMasa(No)(No)

EnergaEnerga (No)(No)

SISTEMA CERRADOSISTEMA CERRADO SISTEMA AISLADOSISTEMA AISLADO



Propiedades de un sistema.Propiedades de un sistema.PropiedadPropiedad eses cualquiercualquier caractersticacaracterstica evaluableevaluable dede unun sistema,sistema, cuyocuyo valorvalor

dependedepende dede laslas condicionescondiciones dede steste.. AlgunosAlgunos ejemplosejemplos sonson lala presinpresin ((PP),), lalatemperaturatemperatura ((TT),), elel volumenvolumen ((VV)) yy lala masasmasas ((mm)).. LasLas propiedadespropiedades dede unun sistemasistemadefinendefinen susu estadoestado.. LaLa listalista dede estasestas propiedadespropiedades sese puedepuede reducir,reducir, sisi seseconsideraconsidera queque nono todastodas sonson significativassignificativas parapara unun anlisisanlisis determinadodeterminado..

PorPor ejemplo,ejemplo, elel colorcolor dede unun avinavin nono serser significativosignificativo parapara analizaranalizar laslascaractersticascaractersticas dede susu despegue,despegue, peropero ss puedepuede serloserlo parapara susu estadoestado estticoesttico yyparapara susu anlisisanlisis comercialcomercial.. PorPor elloello sese agrupanagrupan laslas propiedadespropiedades enen clasesclasessignificativassignificativas segnsegn loslos tipostipos dede anlisis,anlisis, yy porpor elloello sese proponenproponen diferentesdiferentes tipostiposdede estadosestados..

DeDe acuerdoacuerdo concon ello,ello, laslas caractersticascaractersticas deldel despeguedespegue deldel avinavin puedepuededependerdepender dede susu estadoestado geomtrico,geomtrico, susu velocidadvelocidad yy altitudaltitud;; estasestas sernserncaractersticascaractersticas dede susu estadoestado cinticocintico ((caractersticascaractersticas mecnicasmecnicas));; lalatemperatura,temperatura, presinpresin yy humedadhumedad dede lala cabinacabina relacionarnrelacionarn susu estadoestadotermodinmicotermodinmico..

LaLa termodinmicatermodinmica giragira alrededoralrededor dede lala energaenerga yy porpor elloello laslaspropiedadespropiedades termodinmicastermodinmicas sernsern aquellasaquellas queque sese relacionanrelacionan concon lalaenerga,energa, yy definendefinen susu estadoestado termodinmicotermodinmico..




Tipos de propiedades.Tipos de propiedades.AlgunasAlgunas propiedadespropiedades internasinternas oo termodinmicastermodinmicas sonson:: lala masamasa ((mm),), presinpresin

((PP),), temperaturatemperatura ((TT),), volumenvolumen ((VV),), energaenerga internainterna ((uu),), entropaentropa ((ss)).. LaLa listalista sesepuedepuede ampliarampliar parapara incluirincluir propiedadespropiedades menosmenos familiaresfamiliares comocomo viscosidad,viscosidad,conductividadconductividad trmica,trmica, modulomodulo dede elasticidad,elasticidad, coeficientecoeficiente dede expansinexpansintrmica,trmica, resistividadresistividad elctricaelctrica ee inclusoincluso velocidadvelocidad yy elevacinelevacin..

EnEn generalgeneral laslas propiedadespropiedades sese puedenpueden clasificarclasificar dede lala siguientesiguiente maneramaneraintensivasintensivas ((independientesindependientes)) oo extensivasextensivas ((dependientesdependientes))..

PropiedadesPropiedades intensivasintensivas:: SonSon independientesindependientes deldel tamao,tamao, masamasa oo magnitudmagnituddeldel sistema,sistema, porpor ejemploejemplo lala presin,presin, temperatura,temperatura, viscosidadviscosidad yy alturaaltura.. LasLaspropiedadespropiedades intensivasintensivas sese representanrepresentan concon letrasletras minsculasminsculas,, concon lala excepcinexcepcindede lala temperaturatemperatura ((TT)) yy presinpresin ((PP))..



PropiedadesPropiedades extensivasextensivas:: SonSon aquellasaquellas queque dependendependen dede lala masamasa deldel sistema,sistema,porpor ejemploejemplo elel volumenvolumen V,V, lala masamasa mm yy todastodas laslas clasesclases dede energaenerga EE.. LasLaspropiedadespropiedades extensivasextensivas sese representanrepresentan concon letrasletras maysculasmaysculas,, concon lala excepcinexcepcindede lala masamasa ((mm))..

LasLas propiedadespropiedades extensivasextensivas porpor unidadunidad dede masamasa sese llamanllaman propiedadespropiedadesespecificasespecificas.. AlgunosAlgunos ejemplosejemplos dede propiedadespropiedades especificasespecificas sonson elel volumenvolumenespecificoespecifico ((vv == V/m)V/m) yy lala energaenerga totaltotal especificaespecifica (e(e == E/m)E/m)..



mm

VV

TT

PP

r = r = m/Vm/V

mm

V V

TT

PP

rr

mm

V V

TT

PP

rr

FIGURAFIGURA 11..77CRITERIOCRITERIO PARAPARA DIFERENCIARDIFERENCIAR ENTREENTRE PROPIEDADESPROPIEDADES INTENSIVASINTENSIVAS YY EXTENSIVASEXTENSIVAS..



Estado y equilibrio.Estado y equilibrio.

EstadoEstado termodinmicotermodinmico eses unauna condicincondicin deldel sistemasistema definidadefinida porpordeterminadosdeterminados valoresvalores dede sussus propiedadespropiedades termodinmicastermodinmicas.. EstadosEstados idnticosidnticos dedeunun sistema,sistema, presentanpresentan loslos mismosmismos valoresvalores enen sussus propiedades,propiedades,independientementeindependientemente deldel procesoproceso oo transformacionestransformaciones queque hayahaya podidopodido efectuarefectuarparapara alcanzarloalcanzarlo..

ConsidereConsidere unun sistemasistema queque nono sese sometesomete aa ningunaninguna cambiocambio ((estaesta enenequilibrioequilibrio)) .. EnEn esteeste caso,caso, eses posibleposible medirmedir oo calcularcalcular todastodas laslas propiedadespropiedades deldelsistema,sistema, lolo queque resultaresulta enen unun conjuntoconjunto dede propiedadespropiedades queque describendescriben porporcompletocompleto lala condicincondicin oo elel estadoestado deldel sistemasistema..



mm == 22 kgkgTT == 2020 CCVV == 11..55 mm33

mm == 22 kgkgTT == 2020 CCVV == 22..55 mm33

a)a) EstadoEstado 11 b)b) EstadoEstado 22

FIGURAFIGURA 11..88UNUN SISTEMASISTEMA ENEN DOSDOS ESTADOSESTADOS DIFERENTESDIFERENTES..



LaLa termodinmicatermodinmica estudiaestudia estadosestados enen equilibrio,equilibrio, unun sistemasistema estest enenequilibrioequilibrio cuandocuando nono tienetiene tendenciatendencia porpor ss mismomismo parapara cambiarcambiar susu condicincondicin ooestadoestado ((nono hayhay fuerzasfuerzas impulsorasimpulsoras oo potencialespotenciales desbalanceadosdesbalanceados),), yy porpor tantotantosussus propiedadespropiedades..

ParaPara comprobarcomprobar sisi unun sistemasistema estest enen equilibrioequilibrio habrahabra queque aislarloaislarlo((imaginariamenteimaginariamente)) yy comprobarcomprobar queque nono evolucionaevoluciona porpor ss solosolo.. HayHay muchosmuchostipostipos dede equilibrio,equilibrio, yy unun sistemasistema nono estaesta enen equilibrioequilibrio termodinmicotermodinmico aa menosmenosqueque laslas condicionescondiciones dede todostodos loslos tipostipos relevantesrelevantes dede equilibrioequilibrio sese satisfagansatisfagan..

CuandoCuando sese produceproduce unauna variacinvariacin dede unauna oo dede variasvarias oo dede todastodas laslaspropiedadespropiedades deldel sistema,sistema, sese dicedice queque sese dada unun cambiocambio dede estadoestado oo procesoproceso..



SiSi unun sistemasistema nono poseeposee enen susu interiorinterior fuerzafuerza algunaalguna nono equilibradaequilibrada yy laslas quequeejerceejerce aa travstravs dede sussus fronterasfronteras ((sisi stasstas nono sonson rgidasrgidas)) sese equilibranequilibran concon laslas deldelexteriorexterior queque actanactan sobresobre l,l, sese encontrarencontrar enen equilibrioequilibrio mecnicomecnico;; sisi lalatemperaturatemperatura eses uniformeuniforme enen lala totalidadtotalidad deldel sistemasistema yy eses lala mismamisma queque lala dede sussusalrededoresalrededores ((cuandocuando sussus paredesparedes seansean diatrmicasdiatrmicas;; queque dejadeja pasarpasar elel calorcalorfcilmentefcilmente)) sese encontrarencontrar enen equilibrioequilibrio trmicotrmico;; cuandocuando lala composicincomposicin qumicaqumicadede unun sistemasistema nono cambiacambia concon elel tiempo,tiempo, estoesto eses nono ocurreocurre reaccionesreacciones qumicas,qumicas,tendremostendremos enen equilibrioequilibrio qumicoqumico;; porpor lolo tantotanto unun sistemasistema estest enen equilibrioequilibriotermodinmicotermodinmico cuandocuando satisfacesatisface laslas condicionescondiciones dede todostodos loslos equilibriosequilibriosparcialesparciales.. EnEn elel sistemasistema nono habrhabr flujoflujo dede energa,energa, materia,materia, nini carga,carga, etcetc......,,permaneciendopermaneciendo ellasellas yy lala composicin,composicin, constantesconstantes enen elel interiorinterior..



ElEl numeronumero dede propiedadespropiedades queque sese requiererequiere parapara fijarfijar elel estadoestado dede unun sistemasistemaestest dadodado porpor elel postuladopostulado dede estadoestado::

ElEl estadoestado dede unun sistemasistema compresiblecompresible simplesimple sese especificaespecifica porpor completocompletomediantemediante dosdos propiedadespropiedades intensivasintensivas independientesindependientes.. SeSe tratatrata dede unun sistemasistemacompresiblecompresible simplesimple cuandocuando carececarece dede efectosefectos elctricos,elctricos, magnticos,magnticos,gravitacionales,gravitacionales, dede movimientomovimiento yy tensintensin superficialsuperficial..

ElEl postuladopostulado dede estadoestado requiererequiere queque laslas dosdos propiedadespropiedades especificadasespecificadas seanseanindependientesindependientes parapara fijarfijar elel estadoestado;; yy sonson independientesindependientes sisi unauna dede ellaella puedepuedevariarvariar mientrasmientras lala otraotra sese mantienemantiene constanteconstante.. LaLa temperaturatemperatura yy elel volumenvolumenespecifico,especifico, porpor ejemplo,ejemplo, siempresiempre sonson propiedadespropiedades independientesindependientes yy ambasambaspuedenpueden fijarfijar elel estadoestado dede unun sistemasistema comprensiblecomprensible simplesimple..

Postulado de estado.Postulado de estado.



PorPor ejemploejemplo:: AA nivelnivel deldel marmar ((PP == 11 atmatm)) elel aguaagua hiervehierve aa 100100CC,, peropero enen lalacimacima dede unauna montaamontaa dondedonde lala presinpresin eses menor,menor, hiervehierve aa unauna temperaturatemperaturamsms baja,baja, eses decir,decir, TT == (P)(P) durantedurante unun procesoproceso dede cambiocambio dede fasefase asas queque nonosonson suficientessuficientes parapara fijarfijar elel estadoestado dede unun sistemasistema..

P = 1 atm

T = 100C



Procesos y ciclos.Procesos y ciclos.UnUn sistemasistema experimentaexperimenta unun procesoproceso,, cuandocuando sese verificaverifica unun cambiocambio dede estadoestado

aa otro,otro, yy lala serieserie dede estadosestados porpor elel cualcual pasapasa unun sistemasistema durantedurante unun procesoprocesoreciberecibe elel nombrenombre dede trayectoriatrayectoria deldel procesoproceso..

ParaPara describirdescribir porpor completocompleto unun proceso,proceso, debendeben especificarseespecificarse sussus estadosestadosinicialinicial yy final,final, asas comocomo lala trayectoriatrayectoria queque siguesigue yy laslas interaccionesinteracciones concon loslosalrededores,alrededores, verver figurafigura 11..99..



FIGURAFIGURA 11..99UNUN PROCESOPROCESO ENTREENTRE LOSLOS ESTADOSESTADOS 11 YY 22 YY LALA TRAYECTORIATRAYECTORIA DELDEL PROCESOPROCESO..

Propiedad A

Propiedad B

Trayectoria del proceso

Estado 1

Estado 2



ElEl prefijoprefijo isoiso sese empleaemplea concon frecuenciafrecuencia parapara designardesignar unun procesoproceso enen elel quequepermanecepermanece constanteconstante unauna propiedadpropiedad particularparticular..

ProcesoProceso IsotrmicoIsotrmico;; lala temperaturatemperatura permanecepermanece ctecte.. ProcesoProceso IsobricoIsobrico;; lala presinpresin permanecepermanece ctecte.. ProcesoProceso IsocoricoIsocorico;; elel volumenvolumen especificoespecifico ((vv == V/mV/m)) permanecepermanece ctecte..

SeSe dicedice queque unun sistemasistema sese sometesomete aa unun ciclociclo sisi alal terminotermino deldel procesoprocesoregresaregresa aa susu estadoestado inicial,inicial, enen unun ciclociclo loslos estadosestados finalfinal ee inicialinicial sonson idnticosidnticos..



Procesos de flujo estable.Procesos de flujo estable.LosLos trminostrminos establesestables yy uniformeuniforme sese usanusan concon frecuenciafrecuencia enen ingeniera,ingeniera, porpor

lolo queque eses importanteimportante tenertener unun entendimientoentendimiento claroclaro dede susu significadosignificado.. ElEl terminoterminoestableestable significasignifica queque nono hayhay cambiocambio deldel parmetroparmetro enen relacinrelacin concon elel tiempotiempo.. ElElopuestoopuesto eses nono estableestable oo transitoriotransitorio.. SinSin embargo,embargo, elel terminotermino uniformeuniforme implicaimplicaqueque nono hayhay cambiocambio enen relacinrelacin concon lala posicinposicin sobresobre unauna reginregin especificadaespecificada..

UnUn procesoproceso dede flujoflujo estableestable sese definedefine comocomo unun procesoproceso durantedurante elel queque ununfluidofluido fluyefluye permanentementepermanentemente aa travstravs dede unun volumenvolumen dede controlcontrol.. EsEs decir,decir, quequelaslas propiedadespropiedades deldel fluidofluido puedenpueden cambiarcambiar dede unun puntopunto aa otrootro dentrodentro deldelvolumenvolumen dede control,control, peropero enen unun puntopunto fijofijo permanecenpermanecen igualesiguales durantedurante elelprocesoproceso enteroentero.. PorPor lolo tantotanto elel volumenvolumen ((VV),), dede masamasa ((mm)) yy elel contenidocontenido dedeenergaenerga totaltotal ((EE)) deldel volumenvolumen dede controlcontrol permanecepermanece constanteconstante durantedurante elelprocesoproceso dede flujoflujo estableestable..



EstoEsto lolo podemospodemos encontrarencontrar enen dispositivosdispositivos diseadosdiseados parapara operacinoperacincontinuacontinua talestales comocomo turbinasturbinas,, bombas,bombas, calderascalderas,, intercambiadoresintercambiadores,, plantasplantas dedeenergaenerga oo sistemassistemas dede refrigeracinrefrigeracin.. AlgunosAlgunos dispositivosdispositivos cclicos,cclicos, comocomomaquinasmaquinas trmicastrmicas oo compresorescompresores reciprocantes,reciprocantes, nono satisfacensatisfacen ningunaninguna dede laslascondicionescondiciones establecidasestablecidas aquaqu debidodebido queque elel flujoflujo dede entradaentrada yy salidasalida esespulsantepulsante yy nono estableestable..

SinSin embargo,embargo, laslas propiedadespropiedades varanvaran concon elel tiempotiempo dede maneramanera peridicaperidica yy elelflujoflujo aa travstravs dede estosestos equiposequipos sese analizananalizan comocomo unun procesoproceso dede flujoflujo estableestable porporelel usouso dede valoresvalores dede laslas propiedadespropiedades promediaspromedias concon respectorespecto alal tiempotiempo..



1.4. PROPIEDADES.1.4. PROPIEDADES.



Densidad.Densidad.DensidadDensidad ((rr)) eses unauna magnitudmagnitud escalarescalar referidareferida aa lala cantidadcantidad dede masamasa

contenidacontenida enen unun determinadodeterminado volumenvolumen dede unauna sustancia,sustancia, lala densidaddensidad dede unaunasustanciasustancia dependedepende dede lala temperaturatemperatura yy dede lala presinpresin.. LaLa densidaddensidad parapara loslos gasesgaseseses directamentedirectamente proporcionalproporcional aa lala presinpresin ee inversamenteinversamente proporcionalproporcional aa lalatemperaturatemperatura.. PorPor otrootro lado,lado, parapara loslos lquidoslquidos yy slidosslidos queque sonson sustanciassustanciasincompresibles,incompresibles, lala variacinvariacin dede susu densidaddensidad concon lala presinpresin eses porpor lolo generalgeneraldespreciabledespreciable..

(1(1--1)1)

UnidadUnidad dede densidaddensidad enen elel (SI)(SI);; kilogramokilogramo entreentre metrometro cbicocbico (kg/m)(kg/m).. UnidadUnidad dede densidaddensidad enen elel SistemaSistema InglesIngles;; libralibra entreentre piepie cbicocbico (lb/ft(lb/ft33))..



Densidad relativa y especifica.Densidad relativa y especifica.LaLa densidaddensidad relativarelativa eses unauna comparacincomparacin dede lala densidaddensidad especificaespecifica dede unauna

sustanciasustancia concon lala densidaddensidad dede otraotra queque sese tomatoma comocomo referenciareferencia.. AmbasAmbasdensidadesdensidades sese expresanexpresan enen laslas mismasmismas unidadesunidades yy enen igualesiguales condicionescondiciones dedetemperaturatemperatura yy presinpresin..

LaLa densidaddensidad relativarelativa eses adimensionaladimensional ((sinsin unidadesunidades),), yaya queque quedaqueda definidadefinidacomocomo elel cocientecociente dede dosdos densidadesdensidades.. AA vecesveces sese lala llamallama gravedadgravedad especficaespecfica,, taltaldenominacindenominacin eses incorrecta,incorrecta, porpor cuantocuanto queque enen cienciaciencia elel trminotrmino "especfico""especfico"significasignifica porpor unidadunidad dede masamasa..

(1(1--2)2)



DondeDonde ((rrrr),), eses lala densidaddensidad relativarelativa yy eses igualigual aa lala ((rrsustsust),), entreentre lala densidaddensidadreferenciareferencia ((rr00))..

ParaPara loslos lquidoslquidos yy loslos slidos,slidos, lala densidaddensidad dede referenciareferencia habitualhabitual eses lala deldelaguaagua lquidalquida aa lala presinpresin dede 11 atmatm yy lala temperaturatemperatura dede 44 CC.. EnEn esasesas condiciones,condiciones,lala densidaddensidad absolutaabsoluta deldel aguaagua eses dede 10001000 kg/mkg/m33

ParaPara loslos gases,gases, lala densidaddensidad dede referenciareferencia habitualhabitual eses lala deldel aireaire aa lala presinpresindede 11 atmatm yy lala temperaturatemperatura dede 00 CC.. EnEn esasesas condicionescondiciones lala densidaddensidad deldel aireaire eses dede11,,293293 kg/mkg/m33



Volumen especifico.Volumen especifico.ElEl volumenvolumen especficoespecfico ((vv )) eses elel volumenvolumen ocupadoocupado porpor unidadunidad dede masamasa dede unun

materialmaterial oo sustanciasustancia.. EsEs lala inversainversa dede lala densidad,densidad, porpor lolo cualcual nono dependendependen dede lalacantidadcantidad dede materiamateria eses elel reciprocoreciproco dede lala densidaddensidad,, estaesta propiedadpropiedad sese usausa conconmuchamucha frecuenciafrecuencia enen termodinmicatermodinmica..

(1(1--3)3)

UnidadUnidad dede densidaddensidad enen elel (SI)(SI);; metrometro cbicocbico entreentre kilogramokilogramo (m/kg)(m/kg).. UnidadUnidad dede densidaddensidad enen elel SistemaSistema InglesIngles;; piepie cbicocbico entreentre libralibra (ft(ft33/lb)/lb)..


Temperatura.Temperatura.LaLa temperaturatemperatura eses unauna magnitudmagnitud referidareferida aa laslas nocionesnociones comunescomunes dede

caliente,caliente, tibio,tibio, frofro queque puedepuede serser medida,medida, especficamente,especficamente, concon ununtermmetrotermmetro.. EnEn fsica,fsica, sese definedefine comocomo unauna magnitudmagnitud escalarescalar relacionadarelacionada concon lalaenergaenerga internainterna dede unun sistemasistema termodinmicotermodinmico,, definidadefinida porpor elel principioprincipio cerocero dedelala termodinmicatermodinmica..

LasLas escalasescalas dede medicinmedicin dede lala temperaturatemperatura sese dividendividen fundamentalmentefundamentalmente enendosdos tipos,tipos, laslas relativasrelativas yy laslas absolutasabsolutas.. LosLos valoresvalores queque puedepuede adoptaradoptar lalatemperaturatemperatura enen cualquiercualquier escalaescala dede medicin,medicin, nono tienentienen unun nivelnivel mximo,mximo, sinosinounun nivelnivel mnimomnimo:: elel cerocero absolutoabsoluto..

NotaNota:: MientrasMientras queque laslas escalasescalas absolutasabsolutas sese basanbasan enen elel cerocero absoluto,absoluto, laslas relativasrelativas tienentienen otrasotrasformasformas dede definirsedefinirse.


FIGURAFIGURA 11..1010COMPARACIN DE ESCALAS DE TEMPERATURA.COMPARACIN DE ESCALAS DE TEMPERATURA.


180 100 100 180

Punto de fusin Punto de fusin del aguadel agua

Punto de ebullicin Punto de ebullicin del del aguaagua

Cero absolutoCero absoluto


LaLa escalaescala KelvinKelvin sese relacionarelaciona concon lala escalaescala CelsiusCelsius porpor mediomedio::

T(K) = T(T(K) = T(C) + 273.15 C) + 273.15 (1(1--4)4)

LaLa escalaescala RankineRankine sese relacionarelaciona concon lala escalaescala FahrenheitFahrenheitmediantemediante::

T(R) = T(T(R) = T(F) + 459.67 F) + 459.67 (1(1--5)5)

LasLas escalasescalas dede temperaturatemperatura enen ambosambos sistemassistemas dede unidadesunidades seserelacionanrelacionan perper mediomedio dede::

T(R) = 1.8 T(K)T(R) = 1.8 T(K) (1(1--6)6)T(T(F) = 1.8 T(F) = 1.8 T(C) + 32 C) + 32 (1(1--7)7)



Presin.Presin.LaLa presinpresin sese definedefine comocomo lala fuerzafuerza porpor unidadunidad dede superficiesuperficie ejercidaejercida porpor unun

fluidofluido sobresobre unauna superficiesuperficie realreal oo imaginariaimaginaria,, enen direccindireccin normalnormal aa lalasuperficiesuperficie;; enen otrasotras palabraspalabras eses lala fuerzafuerza queque ejerceejerce unun fluidofluido porpor unidadunidad dederearea.. EnEn unidadesunidades SISI lala presinpresin sese midemide enen ((N/mN/m22)),, unidadunidad denominadadenominada PascalPascal((PaPa)) yy enen elel sistemasistema inglesingles libraslibras entreentre pulgadapulgada cuadradacuadrada ((PSIPSI)) dondedonde::

1 bar = 101 bar = 1055 N/mN/m22 = 0.1 MPa = 100 kPa= 0.1 MPa = 100 kPa1 N/m1 N/m22 == 0.00014503 PSI0.00014503 PSI1 atm = 101,325 Pa = 1.01325 bar = 101.325 kPa1 atm = 101,325 Pa = 1.01325 bar = 101.325 kPa1 kgf/cm1 kgf/cm22 = 9.807 N/cm= 9.807 N/cm22 = 9.807 x 10= 9.807 x 1044 N/mN/m22 = 9.807 x 10= 9.807 x 1044 PaPa

= 0.9807 bar= 0.9807 bar= 0.96788 atm= 0.96788 atm




EnEn elel casocaso dede unun gasgas,, lala presinpresin eses elel resultadoresultado dede loslos impactosimpactos dede laslasmolculasmolculas deldel gasgas contracontra lala paredpared.. ComoComo laslas molculasmolculas sese muevenmueven enen todastodas laslasdirecciones,direcciones, lala presinpresin eses lala mismamisma concon independenciaindependencia dede lala orientacinorientacin dede lalaparedpared dondedonde sese midemide;; lala presinpresin eses unauna magnitudmagnitud escalarescalar..

ParaPara gasesgases formadosformados porpor mezclamezcla dede variasvarias sustancias,sustancias, sese hablahabla dede presinpresinparcialparcial comocomo lala contribucincontribucin dede cadacada gasgas aa lala presinpresin totaltotal dede lala mezclamezcla.. PuedePuedeconsiderarseconsiderarse queque lala presinpresin parcialparcial dede unun gasgas eses elel resultadoresultado dede laslas colisionescolisiones dedelaslas molculasmolculas dede eseese gasgas contracontra lala paredpared deldel recipienterecipiente..

EnEn elel casocaso dede lquidoslquidos,, lala presinpresin sese debedebe aa lala fuerzafuerza dede lala gravedadgravedad ((pesopeso))deldel lquidolquido:: sese denominadenomina presinpresin hidrostticahidrosttica,, dadodado porpor lala siguientesiguiente ecuacinecuacin((rrgLgL))



LaLa presinpresin realreal enen unauna posicinposicin dadadada sese denominadenomina presinpresin absolutaabsoluta yy sesemidemide respectorespecto alal vaciovacio absolutoabsoluto ((eses decir,decir, lala presinpresin deldel cerocero absolutoabsoluto)).. SinSinembargo,embargo, lala mayormayor parteparte dede loslos dispositivosdispositivos queque midenmiden presinpresin sese calibrancalibran paraparaleerleer elel cerocero enen lala atmosferaatmosfera yy porpor elloello indicanindican lala diferenciadiferencia entreentre lala presinpresinabsolutaabsoluta yy lala presinpresin atmosfricaatmosfrica locallocal..

EstaEsta diferenciadiferencia sese denominadenomina presinpresin manomtricamanomtrica.. LasLas presionespresiones porpor debajodebajodede lala atmosfricaatmosfrica recibenreciben elel nombrenombre dede presionespresiones dede vacovaco yy sese midenmiden conconmedidoresmedidores dede vacovaco ((vacuometrovacuometro)) queque indicanindican lala diferenciadiferencia entreentre lala presinpresinatmosfricaatmosfrica yy lala presinpresin absolutaabsoluta.. LasLas presionespresiones absoluta,absoluta, manomtricamanomtrica yy dedevaciovacio sonson cantidadescantidades positivaspositivas yy sese relacionanrelacionan entreentre ss porpor mediomedio dede::


LasLas presionespresiones absoluta,absoluta, manomtricamanomtrica yy dede vaciovacio sonson cantidadescantidades positivaspositivas yysese relacionanrelacionan entreentre ss porpor mediomedio dede::

PPmanomtricamanomtrica = P= Pabsabs PPatmatm ((para presiones sobre P para presiones sobre P atmatm) ) (1(1--8)8)

PPvaciovacio = P= Patmatm PPabs abs ((para presiones abajo P para presiones abajo P atmatm) (1) (1--9)9)




1.5. LEY CERO DE LA 1.5. LEY CERO DE LA TERMODINMICA.TERMODINMICA.



LaLa temperaturatemperatura eses unauna propiedadpropiedad esencialesencial enen termodinmicatermodinmica.. SuSudeterminacindeterminacin cuantitativacuantitativa ((medidamedida)) sese realizarealiza concon instrumentosinstrumentos llamadosllamadostermmetrostermmetros.. LaLa leyley cerocero dede lala termodinmicatermodinmica postulapostula queque eses posibleposible medirmedir lalatemperatura,temperatura, eses decir,decir, queque lala temperaturatemperatura eses unauna propiedadpropiedad.. LaLa temperaturatemperatura ((TT))eses aquellaaquella propiedadpropiedad queque determinadetermina lala capacidadcapacidad dede unun sistemasistema paraparaintercambiarintercambiar calorcalor.. SuSu unidadunidad absolutaabsoluta enen elel sistemasistema internacionalinternacional eses elel kelvinkelvin((KK)).. LaLa LeyLey cerocero dede lala termodinmicatermodinmica nosnos dicedice queque sisi tenemostenemos dosdos cuerposcuerposllamadosllamados AA yy B,B, concon diferentediferente temperaturatemperatura unouno dede otro,otro, yy loslos ponemosponemos enencontacto,contacto, enen unun tiempotiempo determinadodeterminado t,t, estosestos alcanzarnalcanzarn lala mismamisma temperatura,temperatura,eses decir,decir, tendrntendrn ambosambos lala mismamisma temperaturatemperatura.. SiSi luegoluego unun tercertercer cuerpo,cuerpo, quequellamaremosllamaremos CC sese ponepone enen contactocontacto concon AA yy B,B, tambintambin alcanzaralcanzar lala mismamismatemperaturatemperatura y,y, porpor lolo tanto,tanto, A,A, BB yy CC tendrntendrn lala mismamisma temperaturatemperatura mientrasmientrasestnestn enen contactocontacto..



AA

BBCC

t = lapso de tiempo determinado

FIGURAFIGURA 11..1111DOS CUERPOS ALCANZAN EL EQUILIBRIO TRMICO DESPUS DE HABERSE PUESTO EN CONTACTO EN UN DOS CUERPOS ALCANZAN EL EQUILIBRIO TRMICO DESPUS DE HABERSE PUESTO EN CONTACTO EN UN RECINTO AISLADO.RECINTO AISLADO.


ElEl calorcalor lolo podemospodemos definirdefinir comocomo lala energaenerga internainterna ((movimientomovimiento molecularmolecular))queque intercambianintercambian loslos cuerposcuerpos y/oy/o sustanciassustancias ((energaenerga enen trnsitotrnsito)) enen unun estadoestadodesequilibriodesequilibrio trmicotrmico.. SeSe transmitetransmite porpor::

a)a) conduccinconduccin (transmisin(transmisin dede calorcalor porpor contactocontacto sinsin transferenciatransferencia dedemateria)materia);;

b)b) conveccinconveccin (transmisin(transmisin dede calorcalor porpor lala transferenciatransferencia dede lalapropiapropia materiamateria portadoraportadora deldel calor)calor);;

c)c) radiacinradiacin (transmisin(transmisin dede energaenerga porpor mediomedio dede lala emisinemisin dede ondasondaselectromagnticas)electromagnticas)..

Calor.Calor.


FIGURAFIGURA 11..1212DOS CUERPOS ALCANZAN EL EQUILIBRIO TRMICO DESPUS DE HABERSE PUESTO EN CONTACTO EN UN DOS CUERPOS ALCANZAN EL EQUILIBRIO TRMICO DESPUS DE HABERSE PUESTO EN CONTACTO EN UN RECINTO AISLADO (RECINTO AISLADO (LEY CERO DE LA TERMODINMICALEY CERO DE LA TERMODINMICA).).


Flujo de calor.Flujo de calor.

DDT = (80T = (80C C -- 2525C ) = 55C ) = 55C C



Calor sensible y calor latente.Calor sensible y calor latente.SeSe definedefine elel calorcalor sensiblesensible comocomo aquelaquel queque vava asociadoasociado aa cambioscambios dede

temperaturatemperatura ((elel queque podemospodemos censarcensar),), mientrasmientras queque elel calorcalor latentelatente seseconsideraconsidera asociadoasociado aa efectosefectos calorficoscalorficos propiospropios dede reaccionesreacciones qumicas,qumicas,cambioscambios dede fasefase dede unauna sustanciasustancia ((liquidoliquido--vaporvapor),), etcetc..,, enen loslos queque lalatemperaturatemperatura permanecepermanece constanteconstante.. EnEn otrasotras palabraspalabras cuandocuando unauna sustanciasustancia seselele agregaagrega calor,calor, solosolo puedepuede ocurrirocurrir dosdos cosascosas..

1.1. CambiaCambia susu temperaturatemperatura peropero nono cambiacambiasusu estadoestado ((calorcalor sensiblesensible))..

22.. CambiaCambia susu estadoestado peropero susu temperaturatemperaturapermanecepermanece constanteconstante ((calorcalor latentelatente))..

P = 1 atmP = 1 atm

T = 100C



Unidades Unidades de medicin de calorde medicin de calor

Calora,Calora, eses lala cantidadcantidad dede calorcalor queque sese debedebeagregaragregar oo quitarquitar aa unun 11 grgr.. DeDe aguaagua elevarelevar oodisminuirdisminuir susu temperaturatemperatura enen 11CC..

1 calora = 4.1868 Joules1 calora = 4.1868 Joules

1 Btu = 1.055056 kJ1 Btu = 1.055056 kJ1 kWh = 3,412.4 Btu1 kWh = 3,412.4 Btu

Btu,Btu, eses lala cantidadcantidad dede calorcalor queque sese debedebeagregaragregar oo quitarquitar aa unun 11 lblb.. DeDe aguaagua elevarelevar oodisminuirdisminuir susu temperaturatemperatura enen 11FF..


LEYESLEYES DEDE LALA TERMODINMICATERMODINMICA(ENTROPA)(ENTROPA)..




1.6. EL PRINCIPIO DE 1.6. EL PRINCIPIO DE CONSERVACIN DE LA MASA.CONSERVACIN DE LA MASA.



LaLa leyley dede LomonsovLomonsov -- LavoisierLavoisier eses unauna dede laslasleyesleyes fundamentalesfundamentales enen todastodas laslas cienciascienciasnaturalesnaturales.. FueFue elaboradaelaborada independientementeindependientemente porporMijalMijal LomonsovLomonsov enen 17451745 yy porpor AntoineAntoine LavoisierLavoisierenen 17851785.. SeSe puedepuede enunciarenunciar comocomo;; EnEn unaunareaccinreaccin qumicaqumica ordinariaordinaria lala masamasa permanecepermanececonstante,constante, eses decir,decir, lala masamasa consumidaconsumida dede loslosreactivosreactivos eses igualigual aa lala masamasa obtenidaobtenida dede loslosproductosproductos..

Ley Ley de conservacin de la masade conservacin de la masa

PRINCIPIO DE CONSERVACIN DE PRINCIPIO DE CONSERVACIN DE LA MASA.LA MASA.




1.7. FORMAS DE ENERGA.1.7. FORMAS DE ENERGA.



LaLa energaenerga puedepuede existirexistir enen numerosasnumerosas formasformas:: trmicatrmica,, mecnicamecnica,, cinticacintica,,potencialpotencial,, elctricaelctrica,, magnticamagntica,, qumicaqumica,, nuclearnuclear,, etcetc..,, laslas formasformas dede energaenerga sonsondistintasdistintas manifestacionesmanifestaciones dede lolo mismo,mismo, energaenerga.. EsEs decir,decir, formasformas dede energasenergasqueque sonson loslos distintosdistintos tipostipos dede visualizacinvisualizacin enen loslos queque lala energaenerga sese manifiestamanifiestaenen lala naturalezanaturaleza..

LaLa termodinmicatermodinmica nono proporcionaproporciona informacininformacin acercaacerca deldel valorvalor absolutoabsoluto dedelala energaenerga totaltotal dede unun sistemasistema.. SoloSolo tratatrata concon elel cambiocambio dede lala energaenerga totaltotal,, loloqueque eses importanteimportante enen loslos problemasproblemas dede ingenieraingeniera.. DeDe modomodo queque lala energaenerga totaltotaldede unun sistemasistema eses posibleposible asignarleasignarle unun valorvalor dede cerocero enen unun puntopunto dede referenciareferenciaconvenienteconveniente..ElEl cambiocambio enen lala energaenerga totaltotal dede unun sistemasistema eses independienteindependiente deldelpuntopunto dede referenciareferencia elegidoelegido..



EnEn elel anlisisanlisis termodinmico,termodinmico, concon frecuenciafrecuencia eses tiltil considerarconsiderar enen dosdosgruposgrupos laslas diversasdiversas formasformas dede energaenerga queque conformanconforman lala energaenerga totaltotal dede ununsistemasistema:: macroscpicasmacroscpicas yy microscpicasmicroscpicas..

LaLa energaenerga macroscpicamacroscpica puedepuede serser debidadebida aa dosdos causascausas;; lala masamasa yy lalavelocidadvelocidad dede unun determinadodeterminado cuerpo,cuerpo, queque originaorigina lala denominadadenominada energaenergacinticacintica oo susu posicinposicin dentrodentro dede unun sistemasistema dede referencia,referencia, queque dada lugarlugar aa lalaenergaenerga potencialpotencial..

LaLa energaenerga internainterna oo microscpicamicroscpica radicaradica enen lala estructuraestructura dede lala materia,materia, enenlaslas molculasmolculas,, loslos tomostomos yy laslas partculaspartculas queque lala formanforman..

GIRO DE ELECTRNGIRO DE ELECTRN



-

+

FIGURAFIGURA 11..1313DIVERSASDIVERSAS FORMASFORMAS DEDE ENERGAENERGA MICROSCPICASMICROSCPICAS QUEQUE FORMANFORMAN ENERGAENERGA SENSIBLESENSIBLE..

MOLECULARROTACIN

MOLECULAR

MOLECULARMOLECULARVIBRACINVIBRACIN

MOLECULARMOLECULAR

MOLECULARMOLECULARTRASLACINTRASLACINMOLECULARMOLECULAR

DEL ELECTRNDEL ELECTRNTRASLACINTRASLACIN

DEL ELECTRNDEL ELECTRN

NUCLEARNUCLEARGIROGIRO

NUCLEARNUCLEAR-+



1.8. EFICIENCIA EN LA 1.8. EFICIENCIA EN LA CONVERSIN DE ENERGA.CONVERSIN DE ENERGA.



LaLa disponibilidaddisponibilidad dede lala energaenerga yy lala habilidadhabilidad dede laslas personaspersonas paraparaaprovecharaprovechar esaesa energaenerga enen formaforma tiltil haha transformadotransformado nuestranuestra sociedadsociedad.. HaceHaceapenasapenas unosunos siglos,siglos, lala mayoramayora dede lala poblacinpoblacin luchabaluchaba porpor subsistirsubsistirproduciendoproduciendo lala comidacomida dede consumoconsumo locallocal.. Actualmente,Actualmente, enen muchosmuchos pasespases unaunapequeapequea fraccinfraccin dede lala fuerzafuerza dede trabajotrabajo totaltotal produceproduce abundanteabundante comidacomida paraparatodatoda lala poblacinpoblacin yy muchamucha dede estaesta gentegente quedaqueda librelibre parapara otrasotras actividadesactividades..

TambinTambin graciasgracias aa estosestos avancesavances tecnolgicostecnolgicos eses posibleposible viajarviajar grandesgrandesdistanciasdistancias enen pocopoco tiempotiempo mediantemediante lala eleccineleccin dede transportestransportes;; tambintambin esesposibleposible lala comunicacincomunicacin instantneainstantnea concon personaspersonas enen cualquiercualquier lugarlugar dede lalatierratierra;; asas comocomo sese tienentienen loslos mediosmedios parapara controlarcontrolar grandesgrandes cantidadescantidades dedeenergaenerga aa nuestronuestro antojoantojo personalpersonal enen formaforma dede automviles,automviles, herramientasherramientaselctricas,elctricas, aparatosaparatos yy condicionamientocondicionamiento enen laslas viviendasviviendas..



Pero,Pero, CmoCmo sese produjeronprodujeron esosesos cambios?cambios?,, estosestos fueronfueron elel resultadoresultado dede unaunacombinacincombinacin dede inventivainventiva ee ingenio,ingenio, acopladosacoplados concon unauna esmeradaesmerada construccinconstruccintericaterica porpor algunosalgunos grandesgrandes cientficoscientficos ee ingenierosingenieros aa travstravs dede loslos aosaos..

LaLa historiahistoria dede esteeste desarrollodesarrollo dede lala cienciaciencia bsicabsica yy dede lala ingenieraingeniera taltal comocomoahoraahora sese conocen,conocen, ademsadems dede interesanteinteresante yy dede serser unauna fuentefuente dede inspiracin,inspiracin,resultaresulta muymuy largalarga yy complejacompleja parapara resumirlaresumirla aquaqu.. ComoComo resultadoresultado deldeldesarrollodesarrollo dede laslas cienciasciencias yy desdedesde luegoluego laslas aplicacionesaplicaciones termodinmicas,termodinmicas, hoyhoydada lala habilidadhabilidad parapara obtenerobtener energa,energa, transformarlatransformarla yy emplearlaemplearla parapara satisfacersatisfacerlaslas necesidadesnecesidades dede nuestranuestra sociedadsociedad haha evolucionado,evolucionado, cambindolacambindola dede unaunasociedadsociedad agrariaagraria aa unauna modernamoderna ee industrialindustrial..



EnEn lala definicindefinicin dede termodinmicatermodinmica sese veve claramenteclaramente queque estaesta cienciaciencia nono slosloeses tiltil aa loslos ingenierosingenieros enen sussus vidasvidas profesionalesprofesionales sinosino queque haha jugado,jugado, yy continacontinahacindolo,hacindolo, porpor taltal motivomotivo juegajuega unun papelpapel vitalvital enen elel desarrollodesarrollo dede lala sociedadsociedad..

PeroPero aa queque costo?costo? ContestandoContestando aa lala preguntapregunta anterioranterior sabemossabemos queque nonopodemospodemos retrocederretroceder nuestranuestra calidadcalidad dede vidavida nini lala industrializacin,industrializacin, peropero lolo quequesisi podemospodemos hacerhacer eses elel consumirconsumir enen formaforma responsableresponsable laslas fuentesfuentes dede energaenerga yyloslos recursosrecursos materialesmateriales concon lala finalidadfinalidad dede nono causarcausar masmas daosdaos colateralescolaterales hahacausacausa dede nuestranuestra evolucinevolucin tecnolgicatecnolgica.. PorPor estaesta raznrazn lala eficienciaeficiencia energticaenergtica((EEEE)) juegajuega unun papelpapel importanteimportante enen nuestrosnuestros dasdas..



AhoraAhora bienbien definamosdefinamos comocomo lala eficienciaeficiencia energticaenergtica alal conjuntoconjunto dede accionesaccionesqueque permitenpermiten optimizaroptimizar lala relacinrelacin entreentre lala cantidadcantidad dede energaenerga consumidaconsumida yy loslosproductosproductos yy serviciosservicios finalesfinales obtenidosobtenidos.. EstoEsto sese puedepuede lograrlograr aa travstravs dede lalaimplementacinimplementacin dede diversasdiversas medidasmedidas ee inversionesinversiones aa nivelnivel tecnolgico,tecnolgico, dedegestingestin yy dede hbitoshbitos culturalesculturales enen lala comunidadcomunidad..

ElEl usarusar bienbien lala energa,energa, mediantesmediantes programasprogramas queque involucreninvolucren (EE)(EE) eses unaunamaneramanera dede ahorrar,ahorrar, porpor ejemplo,ejemplo, desenchufardesenchufar yy apagarapagar todostodos loslos artefactosartefactoselctricoselctricos queque nono sese estnestn usando,usando, utilizarutilizar lala lavadoralavadora concon cargacarga completacompleta yy asasmuchosmuchos ejemplosejemplos queque sese puedenpueden aplicaraplicar enen elel dada aa da,da, ElEl usouso inteligenteinteligente yyeficienteeficiente dede lala energaenerga permite,permite, ademsadems dede ahorrar,ahorrar, disminuirdisminuir lala dependenciadependenciaenergticaenergtica;; reducirreducir lala contaminacincontaminacin (CO(CO22)) ee hidrocarburoshidrocarburos enen generalgeneral..

Ing.

Jes

s Gera

rdo V

ega

Rod

rgue

zIn

g. J

ess G

erard

o Veg

a R

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uez1.9. ENERGA Y AMBIENTE.1.9. ENERGA Y AMBIENTE.

TareaTarea NN11.. InvestigarInvestigar elel conceptoconcepto dede energaenergayy susu importanciaimportancia enen elel desarrollodesarrollo tecnolgicotecnolgicoasas comocomo lala definicindefinicin dede termodinmicatermodinmica yy elelcampocampo dede aplicacinaplicacin dede estaesta disciplinadisciplina..

1.10. ASPECTOS 1.10. ASPECTOS TERMODINMICOS DE LOS TERMODINMICOS DE LOS

SISTEMAS BIOLGICOS.SISTEMAS BIOLGICOS.

Ing.

Jes

s Gera

rdo V

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Rod

rgue

zIn

g. J

ess G

erard

o Veg

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odrg

uez

TareaTarea NN44.. InvestigarInvestigar yy discutirdiscutir enen grupogrupo loslosprincipalesprincipales aspectosaspectos termodinmicostermodinmicos dede loslossistemassistemas biolgicosbiolgicos yy elaborarelaborar unun ensayoensayo..

Termodinamica - Unidad 1 (Rev.2)

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