Apuntes de termo para ignorantes (en termodinámica)

Apuntes de termo para ignorantes

(en termodinámica)

I.- Conceptos básicos de la termodinámica

II.- Energía y primera ley de la termodinámica

III.- Propiedades de las sustancias puras

IV.- Ecuación de estado para los gases ideales y reales.

V.- Segunda ley de la termodinámica y entropía

VI.- Ciclos termodinámicos

VII.- Transferencia de calor (mecatrónicos y petroleros)

VIII.- Mezclas no reactivas. (electromecánicos)

Libros recomendados para leer

• Termodinámica = Cengel - Manrique
• Transferencia de calor = Manrique - Kreysing - Holman

Por: Ing. Felipe Gpe. Carrillo Díaz

Lo que esta en rojo es lo que debes de saber, lo que esta en negro reafirma lo que esta en rojo

  Temario: este temario esta basado en los apuntes de termo que su maestro piensa que debe de seguir la enseñanza de la termo, por lo que difiere sustancialmente de todos los libros y temarios de los programas que ordenan los tecnoloogicos.

                 1.- Conceptos básicos de la termodinámica.

1.1.- Termofluidos en la termodinámica.

1.2.- Dimensiones y unidades.

1.3.- Energía, masa y peso.

1.4.- Modelado de sistemas y procesos.

1.5.- Sistemas, fronteras o paredes y alrededores.

1.6.- Propiedades intensivas y extensivas.

1.7.- Estado, proceso, trayectoria y ciclo.

1.8.- Notación matemaatica para las propiedades y las semipropiedades.

1.9.- Fases de la materia, sustancia de trabajo.

1.10.- Densidad, volumen y peso especifico, volumen molar, densidad relativa o gravedad especiifica.

1.11.- Principio de conservación de la masa, ecuación de continuidad.

1.12.- Temperatura, equilibrio térmico y ley cero de la termodinámica.

1.13.- Presión, presión absoluta, presión barométrica y presión relativa.

                  2.- Energía y primera ley de la termodinámica.

2.1.- Energía total, energía interna, energía cineetica, energía potencial, energía de flujo y entalpiia.

2.2.- Semienergías

   2.2.1.- Trabajo en un sistema cerrado y en un sistema abierto.

   2.2.2.- Calor en un sistema cerrado y en un sistema abierto.

2.3.- Primera ley de termodinámica para un sistema cerrado.

2.4.- Primera ley de termodinámica para un sistema abierto, una entrada una salida.

2.4.- Primera ley de termodinámica para un sistema abierto, multiples entradas multiples salidas.

                  3.- Propiedades de las sustancias puras.

3.1.- Equilibrio entre fases para el agua y otras sustancias puras.

3.2.- Cambio de liiquido a vapor y diagrama P-T.

3.3.- Demostracion experimental del cambio de fase soolido-liiquido, liiquido-vapor y

         vapor-vapor sobrecalentado

3.4.- Diagramas para el agua de liiquido subenfriado hasta vapor sobrecalentado o diagramas, T-v, P-v.

3.5.- Determinacion de la calidad del vapor y diagramas, P-u, P-h, P-s, T-u, T-h y T-s.

3.6.- Manejo de las tablas de vapor de agua y del refrigerante 134a.

3.7.- Aplicación de la primera ley a sistemas que manejan sustancias puras.

3.8.- Maquinas térmicas para sustancias puras.

                  4.- Ecuacion de estado para los gases ideales y reales

4.1.-Ecuacion del gas ideal.

4.2.- Ecuaciones de los gases reales.

   4.2.1.- Factor de compresibilidad

   4.2.2.- Ecuacion de Van der Waals

   4.2.3.- Ecuacion de de Redlich y Kwong.

   4.2.4.- Ecuacion de Beattie - Bridgeman

   4.2.5.- Ecuacion de Benedic - Webb - Rubin

4.3.- Ley de Joule.

4.4.- Calores específicos.

4,5.- Comportamiento P-v-T de un gas ideal con calores específicos constantes durante un proceso

         adiabático y sin friccion.

4.6.- Procesos politropicos.

4.7.- Aplicación de la primera ley a sistemas que manejan gases.

4.8.- Maquinas térmicas para gases.

                  5.- Segunda ley de la termodinámica y entropía.

                  6.- Ciclos termodinámicos.

                  7.- Transferencia de calor. (mecatrónicos y petroleros)

                  8.- Mezclas no reactivas. (electromecánicos)

  Bibliografía:

1.- Cengel Yunus A. y Michael A. Boles. Termodinámica, sexta edición, Editorial Mc Graw-Hill, interamericana editores S.A. de C.V. México D.F. México. 2006

2.- Manrique José A. y Cárdenas Rafael S. Termodinámica, primera edición, Editorial Harla. México D.F. México. 1981.

3.- Octave Levenspiel. Fundamentos de termodinámica, primera edición, Editorial Prentice-Hall Hispanoamericana S.A. Naucalpan de Juárez, Edo de México. 1997

5.- González de posada, F.; González Redondo, M.; Redondo Alvarado, M.D. Teorías Termológicas. Aplicación a la arquitectura y a las ingenierías, primera edición, PEARSON EDUCACION, S.A. Madrid España, 2007.

6.- Raymond Chang. Química, tercera edición, Mc Graw Hill Interamericana de México, S.A. de C.V. Naucalpan de Juárez, Edo de México, México.  1992

8.-Holman, J.P. Transferencia de Calor, primera edición, compañía editorial continental, S. A. de C.V. México D.F. México. 1991.

Unidad I.- Conceptos básicos de la termodinámica.

Aplicaciones de los termofluidos, todos los seres humanos son expertos en el estudio de los termofluidos, ya que se mantienen con vida al respirar aire, beber agua y consumir alimentos para producir la energía que sirve para mover sus cuerpos. En forma más reciente el estudio de los termofluidos, nos ha proporcionado conocimiento de cómo funciona el cuerpo humano. La comida que proporciona los nutrientes es la energía que consume el cuerpo. Después de esto vamos a ver la aplicación de los termofluidos en la ingeniería. En la casa recibimos el agua y los combustibles para cocinar los alimentos. El agua potable nos llega a través de tuberías desde los ríos o presas colocadas a cierta distancia. Por otra parte, los combustibles nos llegan embotellados o por tuberías, para usarlos en las estufas o en hornos y que nos proporcionan energía calorífica para cocinar los alimentos. La representación más fácil es el calentador casero de agua para bañarse o también llamado boiler, éste costa de dos sistemas abiertos, por un lado recibe gas butano y aire que al quemarse por medio del piloto, se convierten en gases de combustión. Por la tubería de entrada llega agua fría que se deposita en el fondo del recipiente, en donde recibe energía calorífica cedida por los gases de combustión y por lo tanto se calienta, a continuación el agua caliente abandona el calentador por la tubería de salida. Por otra parte, los gases después de dejar su energía salen al exterior por la chimenea. Otra aplicación muy conocida es en un refrigerador doméstico, el cual se considera un ciclo.

Para medir los fenómenos naturales el hombre siempre ha necesitado de la definición de patrones de comparación los que constituyen los sistemas de unidades. Por lo que antes de iniciar nuestro estudio de los termofluidos, tenemos que definir en qué sistemas de unidades vamos a trabajar.

Dimensión es el nombre que se le da a una cualidad o característica física. Estas se dividen en fundamentales o básicas y secundarias o derivadas. A la magnitud arbitraria de una dimensión empleada como estándar para propósitos de medición o cálculo se le conoce como unidad. Las dimensiones fundamentales pueden ser longitud, masa, tiempo. Por otra parte las dimensiones secundarias o derivadas, se obtienen a partir de la derivación de las ecuaciones fundamentales, por ejemplo; el área, L2, el volumen, L3. Usualmente se pueden obtener a partir de leyes o principios universales. La medida es un número expresado en un sistema de unidades. Nosotros en termo vamos a utilizar;

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