Conceptos Fundamentales De La Termodinamica

CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LA TERMODINÁMICA

SISTEMAS TERMODINÁMICOS

Antes de comenzar cualquier estudio o análisis termodinámico es necesario precisar el

concepto de SISTEMA. Actualmente esta palabra es utilizada con muchas connotaciones,

generalmente se habla de sistema como el conjunto de elementos interrelacionados entre sí

que tienen funciones específicas encaminadas a un determinado fin o propósito, tal como se

maneja en ingeniería de sistemas. En termodinámica, sin embargo, el concepto es mucho

más general. Un sistema termodinámico es cualquier región o porción de materia que se

quiera estudiar o analizar desde el punto de vista energético.

Un sistema puede ser tan grade como una galaxia, el sol, la tierra o tan pequeño como una

red cristalina, las moléculas o partículas subatómicas. La definición del sistema, es

completamente arbitraria, depende del observador o del agente interesado en su estudio. En

ingeniería esta práctica es muy útil, ya que los mismos principios se pueden aplicar a una

central termoeléctrica, a una planta de refrigeración, a un evaporador, o a un simple tramo de

tubería.

Todo lo que se encuentre fuera del sistema y tenga alguna relación con él se le denomina

ambiente, entorno o alrededores. Un sistema se encuentra separado de los alrededores

por paredes, fronteras o límites que permiten o no el intercambio de materia o energía. Es

decir las paredes definen la extensión del sistema. Las paredes pueden ser reales, como la

carcasa de un intercambiador de calor o ideales, definidas sólo para facilitar el análisis de

algún problema. Las paredes puede permitir o no el intercambio de materia o energía entre

el sistema y sus alrededores. Según este criterio se pueden presentar sistemas abiertos,

cerrados y aislados.

La figura 1-1 representa cualquier tipo de sistema donde se presentan cambios

interdependientes en las propiedades del sistema y sus alrededores. Los alrededores

pueden provocar cambios en el sistema o el sistema puede producir cambios en el ambiente.

Las acciones recíprocas que sufren el sistema y sus alrededores se denominan

interacciones. Dependiendo del tipo de pared de un sistema se pueden presentar tres

clases: interacciones térmicas donde hay intercambio de calor entre el sistema y los

alrededores, interacciones mecánicas relacionadas con las diversas formas de trabajo e

interacciones químicas, si se dan cambios en la composición de la materia.

SISTEMAS ABIERTOS son aquellos donde hay intercambio tanto de materia como de

energía. Un ejemplo lo constituye todo organismo viviente tal como la célula o el mismo ser

humano. Un compresor, una bomba para transporte de fluidos, una turbina, son también

Unidad 1 Conceptos fundamentales de termodinámica

ejemplos de sistemas abiertos ¿Podría Ud. indicar otros ejemplos?. Un sistema abierto

también se conoce como volumen de control porque para estudiar y analizar este tipo de

sistemas se mantiene un volumen constante, delimitado por superficies, denominadas

superficies de control, por donde cruza o fluye materia y energía. La figura 1-2 es el

diagrama de un radiador utilizado en sistemas de refrigeración tales como los de un

automotor, el aire acondicionado, las neveras o refrigeradores industriales; se presenta como

un ejemplo típico de sistemas abiertos.

SISTEMAS CERRADOS son aquellos para los cuales sólo se presenta intercambio de

energía pero no de materia. Un gas que se encuentra en el interior de un cilindro provisto de

un pistón móvil es el ejemplo de esta clase de sistemas. En las

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