INTRODUCCION A LA TERMODINAMICA

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA[pic 1]

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA TERRITORIAL DE LOS VALLES DEL TUY

PNF: INGENIERIA EN PROCESAMIENTO Y DISTRIBUCION DE ALIMENTOS

UNIDAD CURRICULAR: OPERACIONES UNITARIAS I

TRAYECTO II-I

Introducción a  la

Termodinámica

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 Facilitadora:                                                                             Participantes:

Prof. Olga I. Marín B.                                                                Noreskis Trujillo      27.694.950

                                                                                        Norelbis Trujillo       24.697.333

                                                                                        Nathaly Sandoval    11.559.658

Cúa, Abril de 2020

SISTEMA DE UNIDADES: 

        El Sistema Internacional de Unidades (SI) lo que conocíamos como el sistema métrico decimal, es un sistema muy utilizado en cálculos fisicoquímicos en la ingeniería de alimentos, las unidades del SI son la referencia internacional en las indicaciones de todos los instrumentos de medida.

        El SI comprende siete unidades básicas o físicas fundamentales, son las que están presentes en casi todos los fenómenos físicos, las cuales son descritas por una definición operacional y son independientes desde el punto de vista dimensional. Todas las demás unidades utilizadas para expresar magnitudes físicas se pueden derivar de estas unidades básicas y se conocen como unidades derivadas. La derivación se lleva a cabo por medio del análisis dimensional.

UNIDADES FUNDAMENTALES

MAGNITUD                                               UNIDAD                         SÍMBOLO

              Longitud                                                                          metro                                   m

              Masa                                                                             kilogramo                              kg                                                          

              Tiempo                                                                          segundo                                 s                        

              Intensidad de corriente eléctrica                             amperio                                 A                                

              Temperatura Termodinámica                                    kelvin                                    K              

              Cantidad de sustancia                                                   mol                                    mol                

              Intensidad Luminosa                                                  candela                                 cd      

En El Sistema Internacional de Unidades (SI), los múltiplos o submúltiplos son potencias de 10, Prefijos estándares del SI:[pic 3]

CONVERSIÓN DE UNIDADES:

        En muchas ocasiones es necesario cambiar una cantidad de un sistema de unidades a otro. Para ello se necesitan los factores de conversión o equivalencias.

Un factor de conversión es una relación conocida entre dos cantidades que se expresan en diferentes unidades. Se usa en la llamada ecuación dimensional. Se ordena de modo que se cancelan las unidades que quieren convertir y que quede la unidad que se busca.

unidad a convertir x factor de conversión = unidad buscada

Ejemplo. Dos factores de conversión son:

1m=100cm

1h = 3600 s

Conversión de Unidades simples:

1.- Las unidades de medida se tratan como entidades algebraicas, es decir, se opera con ellas siguiendo las reglas de la operatoria algebraica elemental. Ejemplo:

                       20 [kgf]    es una multiplicación 20 (adimensional) multiplicado por [kgf]

2.- Principio de sustitución: Si en una expresión aparece un término A, éste puede ser sustituido por cualquier otro término B que sea equivalente con él. Ejemplo:

                                                          escribir 32 [kgf] en términos de [N]

                         1 [kgf] = 9,8[N] , se puede reemplazar en la expresión anterior: de este modo:

                           32 [kgf] = = 32 x 9,8[N] = 313,6 [N] , ejemplifica el empleo de este Principio.

DIMENSIONES:

        Dimensión significa la naturaleza física de una cantidad o magnitud. Del concepto de magnitud, dimensión y homogeneidad de las ecuaciones físicas se ocupa el  Análisis Dimensional. Las dimensiones pueden tratarse como cantidades algebraicas.

• Los dos miembros de una igualdad deben tener las mismas dimensiones.
• Con el análisis dimensional puedo deducir o verificar una fórmula o expresión.

“Es necesario hacer notar que cada magnitud, indeterminada o constante, tiene una dimensión que le es propia, y que los términos de una no podrían ser comparados si no tuviesen el mismo exponente de dimensiones”.                                                                                    Fourier “Théorie analytique de la chaleur”

        Es decir, las ecuaciones deben de ser homogéneas. La homogeneidad dimensional implica que los argumentos de las funciones exponenciales, logarítmicas, trigonométricas, etc. Deben ser adimensionales.

El análisis dimensional se ocupa del estudio de las relaciones matemáticas de las dimensiones involucradas en las magnitudes físicas y constituye una herramienta útil para organizar y simplificar experiencias, así como del análisis de los resultados obtenidos en experimentos.

PRIMER PRINCIPIO: Para que el resultado de sumar o restar dos magnitudes físicas, tenga sentido, todas ellas deben, poseer las mismas dimensiones. En otras palabras, una expresión tiene sentido cuando los términos que la componen son de la misma dimensión.

SEGUNDO PRINCIPIO: Para que una fórmula o ecuación tenga sentido dimensionalmente, se debe cumplir que el primer y segundo miembro de la igualdad deben tener la misma dimensión.

DIMENSION DE UNA MAGNITUD/UNIDAD

Para realizar cambios de unidad y para utilizar fórmulas numéricas es cómodo utilizar las fórmulas simbólicas llamadas ecuación de dimensión. Tomamos el ejemplo de la velocidad, la cual se define por la fórmula:                      Velocidad = longitud/tiempo v1 = l1/t1

Esta fórmula establece que existe una relación numérica entre tres números v1, l1, t1.

T E R M O D I N Á M I C A

El nombre se origina del griego y significa el estudio de las fuerzas (dynamis) que originan el calor (thermo). Hoy en día esta traducción no tiene mucho que ver con la esencia de lo que se estudia bajo el concepto de termodinámica. La definición original ya no es válida pues la termodinámica no sólo estudia el calor, sino todo tipo de formas de energía (mecánica, eléctrica, química, nuclear, etc.).

La ciencia de la termodinámica se desarrolló para proporcionar un mejor conocimiento de los equipos, conocidos como maquinas térmicas, que absorben calor desde una fuente de alta temperatura y producen trabajo útil.  Por ello encontramos la su definición: “La termodinámica es la ciencia que trata las relaciones entre calor y trabajo”. La termodinámica clásica ocupa de estados de equilibrio y no de estados dinámicos, para los cuales las fuerzas son importantes. Hoy en día, la termodinámica abarca campos tan diversos como la ingeniería, la biología, la química, la medicina entre otras. Se podría decir que la termodinámica es la ciencia que estudia las transformaciones energéticas.

En conclusión su objetivo es entender las interrelaciones entre los fenómenos mecánicos, térmicos y químicos. Así podemos definirla como la Ciencia que estudia todas las transformaciones o conversión de unas formas de energías en otras y también la transmisión o transferencia de determinada clase de energía. En su sentido etimológico, podría decirse que trata del calor y del trabajo, pero por extensión, de todas aquellas propiedades de las sustancias que guardan relación con el calor y el trabajo.

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