Conceptos Básicos y Definiciones.

Capitulo 1

Conceptos Básicos y Definiciones

La termodinámica es una rama tanto de la física como de la química. Los científicos que trabajan en estos campos han desarrollado los principios básicos que rigen el comportamiento físico y químico de la materia con respecto a la energía. Además, las relaciones básicas entre las propiedades de la manera que se ven afectadas por las interacciones energéticas han evolucionado.

La termodinámica es una ciencia que comprende el estudio de las transformaciones energéticas y de las relaciones entre las propiedades físicas de las sustancias afectadas por dichas transformaciones. Tradicionalmente, la ingeniería termodinámica ha abarcado el estudio de campos tan distintos como son los dispositivos productores de potencia fijos y móviles, los procesos de refrigeración y acondicionamiento de aire, los expansores y compresores de fluidos,  los motores de aviación y cohetes, los procesos químicos habidos en las refinerías de petróleo, y la combustión de combustibles de hidrocarburo ( carbón, petróleo y gas natural).

Las propiedades termodinámicas y las relaciones energéticas se pueden estudiar por dos métodos. La termodinámica clásica implica estudios llevados a cabo sin recurrir a la naturaleza de partículas individuales que constituyen una sustancia, ni a sus interacciones. Éste es un punto de vista macroscópico de la materia.

La termodinámica estadística, se basa en el comportamiento estadístico de grandes grupos de partículas individuales. Éste es un punto de vista microscópico de la materia.

Cinco leyes o postulados son los que gobiernan el estudio de las transformaciones energéticas y la relación entre propiedades.

La primera ley de la termodinámica conduce al concepto de energía y al principio de conservación de la energía. Cuando se transfiere energía de una región a otra, o cambia su forma dentro de una región del espacio, la cantidad total de energía permanece constante.

La segunda ley de la termodinámica posee muchas ramificaciones relacionadas con los procesos de ingeniería. La segunda ley trata de la calidad de la energía. La idea de la calidad surge cunado uno necesita optimizar la conversión y la transmisión de energía. También introduce una importante propiedad termodinámica, la entropía.

Las dimensiones son nombres que caracterizan a las magnitudes físicas. La longitud L, el tiempo t, la fuerza F, la masa m, la carga eléctrica Q,c y la temperatura T, constituyen ejemplos comunes de dimensiones. En la ingeniería, cualquier ecuación que relacione magnitudes físicas tiene que ser dimensionalmente homogénea; esto es,  las dimensiones de un miembro de la ecuación son iguales a las del otro.

Unidades y dimensiones primarias del SI (sistema internacional)

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Dimensiones y unidades primarias del USCS ( united states customary system )

Un sistema termodinámico es una región del espacio tridimensional o una cantidad de materia, delimitada por una superficie arbitraria. La frontera puede ser real o imaginaria, puede hallarse en reposo o movimiento, y puede variar de tamaña o de forma. La región del espacio físico que queda fuera de las fronteras elegidas arbitrariamente recibe el nombre de entorno o medio ambiente.

Una sustancia pura designa una sustancia con estructura química única (atómica o molecular).

Cualquier propiedad tiene un valor fijo en un estado de equilibrio dado, independientemente de cómo llegue el sistema a ese estado, por tanto:

- El cambio de valor de una propiedad que tiene lugar cuando un sistema cambia de un estado de equilibrio a otro siempre es el mismo, independientemente del proceso empleado para efectuar el cambio.

A la inversa:

- Si una magnitud evaluada en un proceso tiene siempre el mismo valor entre dos estados de equilibrio dados, dicha magnitud es la medida del cambio de una propiedad.

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