Termodinamica resumen tema_1

MÓDULO 1.TERMODINÁMICA

Tema 1. Introducción y conceptos

básicos

Curso de acceso al Grado en Ingeniería en Electrónica y Automática Industrial

TERMODINÁMICA

Índice

Introducción� Qué estudia la termodinámica.� Magnitudes y sistemas de unidades.

Conceptos básicos� Peso, masa, volumen, densidad, volumen específico y presión.

� Sistema, estado, equilibrio, proceso y ciclo.

� Temperatura y escalas de temperatura.� Fenómenos de frontera: calor y trabajo.

TERMODINÁMICA | Tema 1. Introducción y conceptos bá sicos

Leyes de la termodinámica� Temperatura y ley cero de la termodinámica.� Primer principio de la termodinámica.� Segundo principio de la termodinámica.� Tercer principio de la termodinámica.

Introducción

Tras el estudio de este capítulo, el alumno/a debe familiarizarse con las diferentes magnitudes, unida des y sus cambios, que se utilizan a lo largo de la asignatur a para la resolución de distintos problemas termodinámicos.

Introducción� Qué estudia la termodinámica.� Magnitudes y sistemas de unidades.


Qué estudia la termodinámica


Magnitudes y sistemas de unidades

• Magnitud (física y química) es la propiedad de un objeto o de un fenómeno físico o químico susceptible de tomar diferentes valores numéricos. Por ejemplo, sea una tabla de 2 metros de largo. A esta medida se le llama magnitud física. En este caso es una longitud y consta de dos partes:

• Unidad es la cantidad elegida para medir por comparación todas las de su especie. Las leyes de la Física y la Química expresan relaciones entre magnitudes, como, por ejemplo, longitud, tiempo, fuerza, temperatura o cantidad de sustancia, y la medida de una magnitud como éstas exige compararla con cierto valor unidad de la misma.


Magnitud (número)Magnitud (número) UnidadUnidad

2 m

El Sistema Internacional de Unidades (SI) consta de siete unidades básicas . Son las unidades utilizadas para expresar las magnitudes básicas definidas como básicas, a partir de las cuales se definen las demás.


El Sistema Internacional de Unidades (SI)


El Sistema Internacional de Unidades. Prefijos multiplicadores


El alfabeto griego

Se introduce a continuación un alfabeto griego comp leto debido al uso extensivo que se hace de sus letras (tanto mayú sculas como minúsculas), en todo el desarrollo teórico y prácti co de esta asignatura.

Conceptos básicos

El objetivo de este capítulo es:Repasar y definir las propiedades termodinámicas más importantes.Explicar los conceptos de sistema, estado, equilibrio, proceso y ciclo.Aprender las diferencias y similitudes entre el calor y el trabajo como fenómenos de frontera.

Conceptos básicos� Peso, masa, volumen, densidad, peso específico y

presión.� Sistema, estado, equilibrio, proceso y ciclo.� Temperatura y escalas de temperatura.

� Fenómenos de frontera: calor y trabajo.


Peso, masa, volumen, densidad, peso específico y presión

El peso es una fuerza : la fuerza gravitacional aplicada a un cuerpo y su magnitud se determina a partir de la segunda ley de Newton.

P = Peso = m.g (N)Donde m es la masa del cuerpo y g es la aceleración gravitacional local (g es 9,807 m/s2 al nivel del mar y latitud 45º).

La densidad se define como la masa por unidad de vo lumen :

Algunas veces la densidad de una sustancia se da como relativa a la densidad de una sustancia bien conocida; se llama gravedad específica o densidad relativa y se define como el cociente de la densidad de una sustancia entre la densidad de alguna sustancia estándar a una temperatura especificada (normalmente agua a 4ºC, para la que ρH2O = 1000 kg/m3). Es decir:


( )3

m kgρ =

mV

( )2

r

H O

ρρ = adimensional

ρ

La presión se define como fuerza por unidad de supe rficie . Referida a fluidos se define como una fuerza normal que ejerce un fluido por unidad de área. Se habla de presión sólo cuando se trata de gas o líquido (fluidos), mientras que la contraparte de la presión en los sólidos es el esfuerzo normal.

Las relaciones entre estas presiones se dan a continuación:


Peso, masa, volumen, densidad, peso específico y presión

PMANOMÉTRICA = PABSOLUTA – PATMOSFÉRICA

PVACÍO = PATMOSFÉRICA - PABSOLUTA

La presión real en una determinada posición se denomina presión absoluta y se mide respecto al vacío absoluto (es decir, presión cero absoluta).

Sin embargo la mayor parte de los dispositivos para medir la presión se calibran a cero en la atmósfera, por lo que indican la diferencia entre la presión absoluta y la atmosférica local; esta diferencia es la presión manométrica .

Las presiones por debajo de la atmosférica se conocen como presiones de vacío

Sistema, estado, equilibrio, proceso y ciclo

Un sistema se define como una cantidad de materia o una región en el espacio elegido para análisis . También puede definirse como la parte del universo escogida para experimentación.

Existen distintos tipos de sistemas termodinámicos:

CerradosConsta de una cantidad fija de masa y ninguna otra puede cruzar su frontera.

Abiertos o volúmenes de controlEs 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.


ALREDEDORES

SISTEMA

FRONTERA

SISTEMA

CERRADO

m = cte

SI

Sistema, estado, equilibrio, proceso y ciclo

Cualquier cambio de un estado de equilibrio a otroexperimentado por un sistema es un proceso y la serie de estados por los que pasa un sistema durante este proceso es una trayectoria del proceso .

Procesos cuasiestáticos o de cuasiequilibrioSon procesos que se desarrollan de tal manera que todo el tiempo el sistema permanece infinitesimalmente cerca de un estado de equilibrio.

Procesos estacionarios y transitorios- Un proceso en flujo estable significa que no

experimenta cambios con el tiempo en sus propiedades; también se denomina proceso en régimen permanente o estacionario.

- Un proceso en régimen inestable o transitorio(no estacionario) experimenta cambios con el tiempo en sus propiedades y son procesos que en la práctica de la ingeniería suelen corresponderse con arranque y parada de máquinas o llenado y vaciado de depósitos.


Propiedad A

Propiedad B

Estado 1

Estado 2

Trayectoria de

proceso

Masa

saliente

Masa

saliente

Masa

entrante

Masa

entrante

VOLUMEN

DE

CONTROL

VOLUMEN

DE

CONTROL

Fenómenos de frontera: Calor y trabajo (I)


Fenómenos de frontera: Calor y trabajo (y II)


Leyes de la termodinámica

El objetivo de este capítulo es:Repasar y aclarar las cuatro leyes termodinámicas en forma teórica.Explicar algunos ejemplos de cada una de ellas.Aprender las diferencias entre cada uno de los principios de la termodinámica.

Leyes de la termodinámica� Temperatura y ley cero de la termodinámica.� Primer principio de la termodinámica. � Segundo principio de la termodinámica.� Tercer principio de la termodinámica.


Ley cero de la termodinámica


Primer principio de la termodinámica


Segundo principio de la termodinámica


Tercer principio de la termodinámica


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