CONCEPTOS BASICOS PARA TERMODINAMICA

CONCEPTOS BASICOS PARA TERMODINAMICA

1. CONCEPTO DE LA TERMODINÁMICA

1. La TERMODINÁMICA es la Ciencia que estudia la conversión de unas formas de energías en otras. El término termodinámica proviene de las palabras griegas therme (calor) y dynamis (fuerza). Estudia las transformaciones de energía y de las propiedades de las sustancias que guardan relación con el calor y el trabajo.
2. La Termodinámica se desarrolla a partir de cuatro Principios o Leyes:

• Principio Cero: permite definir la temperatura como una propiedad.
• Primer Principio: es una expresión del principio de conservación de la energía, y sostiene que la energía es una propiedad termodinámica.
• Segundo Principio: define la entropía como magnitud no conservativa, una medida de la dirección de los procesos.
• Tercer Principio: postula algunas propiedades en el cero absoluto de temperatura.

1. Sistema:        Porción del universo que se aísla física o mentalmente para su estudio.

Clasificación de los sistemas:

a)        En materiales o ideales

b)        En macroscópicos o moleculares

c)        En homogéneos y heterogéneos. Fase porción con las mismas características en sus diferentes partes.

        Sistemas materiales heterogéneos: presentan distintas propiedades en las diferentes partes del sistema. - Sistemas materiales homogéneos: tienen la misma composición y las mismas propiedades en cualquier porción del sistema.

[pic 1]

d)        En comunicados y aislados.

Comunicados:

Sistemas abiertos:         intercambian masa con el medio.

Sistemas cerrados:        no intercambian masa.

Aislados:        No intercambian calor con el medio.

1. Medio Ambiente, entorno o alrededores:        Parte del universo que es afectado o afecta al sistema.

1. Variable o Propiedad:        Permite caracterizar o definir un sistema. Las propiedades de estado no dependen de la historia del sistema y es necesario y suficiente que su diferencial sea una diferencial exacta.

Estado:                        Conjunto de los valores de las variables que definen el sistema en un instante.

Ecuación de Estado:        Relación que liga a las propiedades que definen los estados posibles de un sistema.

Clasificación de las variables y propiedades

a)        Atendiendo a la costrumbre: Físicas, químicas, mecánicas, eléctricas, térmicas, etc.

b)        Atendiendo a su valor:        De referencia, cuando se conoce su cero absoluto.

c)        Atendiendo a su relación con la masa.

Extensivas:        cuando al modificar la masa, varían proporcionalmente con la masa y son aditivas. Ejem. volumen, energía interna.

Intensivas:         no se modifican al variar la masa. ejem. Temperatura, presión.

Las variables extensivas se pueden convertir en intensivas cuando se expresan por unidad de masa, a éstas se les llama variables específicas, o por unidad de mol que se les llama variables específicas molares:

Es importante decir que en una ecuación de estado todas las variables deben ser intensivas. Para

convertir variables extensivas a intensivas se deben seguir unos pasos:

La variable se debe dividir entre la masa

La unidad de la unidad a transformar, quedará expresado con la misma unidad, añadiendo un

"kg"

El nombre de la unidad se completará con un "especifico"

Ejemplo:

Energia intena → Energia interna especifica.

U→u

Sus unidades pasan de "k" → "K/kg"

También puede haber variables especificas molares.

El proceso es similar, sólo que ahora se divide la variable especifica entre el número de moles.

A sus unidades se les añade → mol

Se representan con un gorrito sobre la letra.

d)        Atendiendo a su representación:         Pueden ser escalares, vectoriales o tensoriales.

Variables Físicas:        Aquellas que pueden cuantificarse

1. Proceso:        Todo cambio que ocurre en un sistema. Un proceso se determina cuando un sistema toma diferentes estados. Todo proceso es causado por una fuerza motriz. La fuerza motriz corresponde a la diferencia de valores que toman diversas variables. A cada variable que tiene como diferencia la fuerza motriz se le conoce como potencial. Los procesos se realizan en el sentido de los potenciales decrecientes.

Rapidez de un Proceso         = Fuerza Motriz/ Resistencia

Segunda Ley de Newton    a=F/m

Ley de Ohm                I=V/R amp = coulomb/s

Ley de Fourier                 Q/t=(T2-T1)/(L/(Ak))

Ley de Fick                m/t = (C2-C1)/(L/D)

Equilibrio:        - verdadero:         Fuerza Motriz         = 0

- aparente:        Resistencia        = 

Clasificación de los procesos:

a)        Atendiendo a la intervención del hombre:        Naturales y artificiales.

b)        Atendiendo al tiempo.        Continuos y Discontinuos.

1. Continuos:

1. permanente:        en el proceso las variables en un punto fijo del sistema no varían
2. variable

1. Discontinuos:                Cíclicos

c)        Atendiendo al equilibrio:        Reversibles e irreversibles

d)        Atendiendo al valor de una propiedad.

Existen procesos donde se mantiene constante una de las variables que lo determinan tomando nombres específicos.

1. Mediciones. Cuantificación de las variables físicas por comparación con un patrón.

Sistema de Dimensiones:        Relaciones entre las variables a partir de las variables fundamentales.

Ejercicios:
Ecuación dimensional [La=MbFctdTe]

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