Post on 22-Mar-2020
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TEMA 1. CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
CONTENIDOS:
1. La Termodinámica como ciencia. Objeto y ámbito.
2. Evolución histórica de la Termodinámica.
3. Principales líneas del pensamiento termodinámico.
4. Sistema termodinámico
5. Propiedades de un sistema termodinámico
6. Procesos y ciclos en sistemas termodinámicos
7. Fase y sustancia pura
8. Equilibrio
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
El estudiante será capaz de diferenciar entre los distintos enfoques de
estudio termodinámico.
Explicar el origen de la Termodinámica.
Valorar la importancia de la Termodinámica en el desarrollo de
diversos sistemas industriales.
El estudiante será capaz de clasificar los distintos sistemas
termodinámicos.
Listar las variables termodinámicas más importantes.
Diferenciar entre propiedades extensivas e intensivas.
Justificar el uso de los procesos cuasiestáticos en Termodinámica
1. LA TERMODINÁMICA COMO CIENCIA
RAE: termodinámica:= Parte de la física en que se estudian las relaciones entre el calor y las
restantes formas de energía
VOX: termodinámica (termo + dinámica):= Parte de la física que trata la acción mecánica del
calor.
LAROUSSE: termodinámica (termo + dinámica):= Rama de la Física que estudia las
propiedades de los sistemas en los que intervienen las nociones de temperatura
Def:= ciencia de la energía
Def:= ciencia que estudia los sistemas y sus interacciones con su entorno
Def:= parte de la Física que estudia los estados de los sistemas materiales macroscópicos, y los
cambios que pueden darse entre esos estados, en particular, en lo que respecta a temperatura,
calor y energía
Therme (calor ) + dynamis (fuerza) TERMODINÁMICA
1. OBJETO Y ÁMBITO DE APLICACIÓN
FÍSICA vs. INGENIERÍA
1. OBJETO Y ÁMBITO DE APLICACIÓN
FÍSICA vs. INGENIERÍA
Centrales eléctricas de combustible fósil y nuclearCompresores, bombas
TurbinasMotores de combustión
Cuerpo
Humano
1. OBJETO Y ÁMBITO DE APLICACIÓN
Sistemas de propulsión para aviones y cohetes
Sistemas de combustión
Sistemas de calefacción, refrigeración y aire acondicionado
Sistemas de energías alternativas (Eólico, solar, mareomotriz, etc.)
Otros: Microprocesadores, Aplicaciones biomédicas, Sistemas criogénicos, ...
2. EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA TERMODINÁMICA
2. EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA TERMODINÁMICA
Principio Cero: permite definir la temperatura como una propiedad.
Primer Principio: define el concepto de energía como magnitud
conservativa.
Segundo Principio: define la entropía como medida de la dirección de los
procesos.
Tercer Principio: interpretación física de la entropía como orden de los
sistemas; se usa en termoquímica.
Peter William Atkins ha expuesto así la cronología de las leyes termodinámicas (The Second
Law, Scientific American Library 1984):
"There are four laws. The third of them, the Second Law, was recognized first; the first, the
Zeroth Law, was formulated last; the First Law was second; the Third Law might not even be a
law in the same sense as the others. Happily, the content of the laws is simpler than their chronology, which represents the difficulty of establishing properties of intangibles."
3. PRINCIPALES LÍNEAS DEL PENSAMIENTO TERMODINÁMICO
PERSPECTIVA MACROSCÓPICA (TERM. CLÁSICA)
PERSPECTIVA MICROSCÓPICA (TERM. ESTADÍSTICA)
PIV MEASURENTS IN ENHANCED SOLAR COLLECTORS
Pedro G. Vicente Quiles
Pedro.vicente@umh.es
PIV MEASURENTS IN ENHANCED SOLAR COLLECTORS
Pedro G. Vicente Quiles
Pedro.vicente@umh.es
MEJORA DEL COMP DE TORRE DE TIRO NATURAL FRENTE A FLUJO DE AIRE
ESTUDIO DE SPRAY PARA ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO
4. SISTEMA TERMODINÁMICO
SISTEMA:= cantidad de materia o región en el espacio elegida para estudio
ENTORNO:= cualquier cosa externa al sistema
FRONTERA:= límite entre sistema y entorno
UNIVERSO:= Conjunto compuesto por el sistema, su entorno y la frontera
SISTEMAFRONTERA ENTORNO
4. SISTEMA TERMODINÁMICO. TIPOS-TRANSFERENCIA DE MASA:
Sistemas abiertos – volumen de
control:= región seleccionada del
espacio
Sistemas cerrados – masa de
control:= cantidad determinada
de materia
0dt
dmm 0m ?
dt
dm
4. SISTEMAS. TIPOS-TRANSFERENCIA DE ENERGÍA (CALOR)
· Sistema adiabático: sin transferencia
· Sistema diatermo: con transferencia
· Sistema Aislado: no intercambio de masa ni energía
0Q
0Q
0Q
0Q
5. PROPIEDADES DE UN SISTEMA TERMODINÁMICO
PROPIEDAD:= cualquier característica macroscópica de un sistema tales
como masa, volumen, energía o presión , entre otras, a las que puede
asignarse un valor numérico sin conocimiento previo de la historia del
sistema.
ESTADO := expresa la condición de un sistema definida por el conjunto
de sus propiedades. En un estado dado, todas las propiedades de un
sistema tiene valores fijos. Si el valor de alguna propiedad cambia, el
estado cambiará a uno diferente.
TEST: “Una magnitud es una propiedad si, y
solo si, su cambio de valor entre dos estados es
independiente del proceso”
5. PROPIEDADES DE UN SISTEMA TERMODINÁMICO
PROP. EXTENSIVA:= si su valor para un sistema es la suma de los
valores correspondientes a las partes en que subdivida (masa, volumen ,
energía, ...)
PROP. INTENSIVA:= sus valores son independientes del tamaño o
extensión de un sistema y pueden variar de un punto a otro en un instante
dado (presión, temperatura, ...)
m
V
P
T
r
½ m
½ V
P
T
r
½ m
½ V
P
T
r
Propiedades
extensivas
Propiedades
intensivas
6. PROCESOS Y CICLOS EN SISTEMAS TERMODINÁMICOS
PROCESO:= transformación de un estado a otro.
ESTADO ESTACIONARIO:= cuando ninguna de las propiedades de
un sistema cambia con el tiempo.
CICLO TERMODINÁMICO:= secuencia de procesos que empieza y
termina en el mismo estado.
Estado 1
Estado 2
Proceso
Propiedad A
Propiedad B
7. FASE Y SUSTANCIA PURA
FASE:= cantidad de materia que es homogénea en toda sus extensión
tanto en la composición química como en la estructura física.
SUSTANCIA PURA:= aquella que es uniforme e invariable en su
composición química.
8. EQUILIBRIO
• Eq. Mecánico: Igualdad de fuerzas
• Eq. Térmico: Igualdad de temperaturas
• Eq. de Fases: ausencia de transferencia neta
de una o más especies químicas, de una fase a
otra en un sistemas de fases múltiples.
• Eq. Químico: no existe reacción química
neta
“Principio cero de la Termodinámica”:=
cuando dos cuerpos están en equilibrio
térmico con un tercero, están en equilibrio
entre si.
8. EQUILIBRIO. PROCESO DE CUASIEQUILIBRIO (CUASIESTÁTICO)
Proceso idealizado que se desvía del equilibrio de un modo infinitesimal. Todos los
estados por los que el sistema pasa en proceso de cuasiequilibrio pueden
considerarse procesos de equilibrio. Es un proceso lo suficientemente lento que
permite al sistema realizar un ajuste interno de manera que las propiedades en una
parte de él no cambian más rápido que en otras partes.