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TERMODINAMICA Es la rama de la ciencia que se encarga de estudiar todos aquellos fenómenos que implican la transferencia de energía en forma de calor de una parte de un sistema a otro.


Enviado por   •  24 de Octubre de 2016  •  Informes  •  2.741 Palabras (11 Páginas)  •  508 Visitas

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TERMODINAMICA

Es la rama de la ciencia que se encarga de estudiar todos aquellos fenómenos que implican la transferencia de energía en forma de calor de una parte de un sistema a otro. Algunos términos manejados son:

Sistema: Es una parte del universo objeto de estudio.

Los sistemas pueden ser de tres tipos:

  1. Abierto: Son aquellos que permiten intercambio de materia y energía con los alrededores. Por ejemplo: El cuerpo humano, motor de un vehículo.
  2. Cerrado: Aquellos que permiten solamente intercambio de energía con los alrededores. Ej.: Sol, televisor, generador de voltaje.
  3. Aislado: Son aquellos que no permiten intercambio de energía ni materia con los alrededores. Esto se debe a que las paredes a fronteras del sistema funcionan como aislantes térmicos.

Fase: Es la presencia física de una sustancia (solida, liquida o gaseosa). La materia, presenta cambios de fases

[pic 1]

Estado: Son los valores de las propiedades termodinámicas de un sistema como la temperatura, presión, volumen especifico, energía interna, entropía, entalpia, etc.

Proceso: es el cambio de estado experimentado por un sistema. Algunos procesos importantes son los siguientes:

  1. Isotérmico (T≡Constante): Es aquel proceso en el cual la temperatura permanece constante.
  2. Isobárico (P≡Constante): Es aquel proceso el cual la presión permanece constante.
  3. Isocórico o Isovolumétrico (V=Constante.): Es aquel proceso a volumen constante.
  4. Adiabático (Q=0): Un sistema que tenga paredes adiabáticas no permite la transferencia de energía calórica con los alrededores:

[pic 2][pic 3]

Calor (Q): Es una forma de manifestación de la energía, la cual, de acuerdo con el efecto sobre una sustancia, puede ser de 2 tipos:

  1. Calor sensible(Q): Es la cantidad de calor que se suministra o retira a una sustancia incrementando o disminuyendo su temperatura sin cambiar de fase. Matemáticamente se calcula asi:

[pic 4]

Q = Calor suministrado o retirado

C = Calor especifico de la sustancia

m = Masa de la sustancia

eratura[pic 5]

Calor Latente (): Es la cantidad de calor que se suministra o retira a una sustancia para que experimente un cambio de fase manteniéndose la temperatura constante.[pic 6]

[pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

[pic 10]

MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR

Cuando se transmite o se propaga el calor, éste puede darse de tres formas.

Conducción: Proceso de transferencia de calor a través del material, sin transporte de materia. Esta propagación de calor se debe a la energía cinética de las moléculas del extremo caliente, que se transmite por choques a las moléculas vecinas y así sucesivamente.

Sea una lámina de cierto material con una cara de área A a la temperatura T2 y la otra a temperatura T1. Se supone que las temperaturas (régimen estacionario) que T2 es mayor que T1 y que no hay perdida de calor por los lados.

Experimentalmente se encuentra que la cantidad de calor Q que atraviesa la lámina de T2 hacia T1, en un tiempo t, es:

[pic 11][pic 12]

La constante K se denomina coeficiente de conductividad térmico del material de la lámina. Su unidad es (cal/S x cm x °C).

Convección: es la propagación del calor de un lugar a otro por transporte de la masa caliente. Solamente los líquidos y gases se pueden someter a este mecanismo. Si la sustancia se mueve a causas de diferencias de densidad, tiene lugar la convección natural, por ejemplo: agua sobre un calentador, corriente de aire caliente en la atmosfera, etc.

Si la sustancia caliente es obligada a moverse por un ventilador, o una bomba, tiene lugar lo convección forzada.

No existe actualmente ninguna ecuación sencilla de la convección. Por medio de tablas y graficas bastante complejas, el ingeniero puede obtener los datos necesarios para resolver su problema.

Radiación: Todos los cuerpos, debido a su temperatura T, emiten radiaciones electromagnéticas; éstas, semejantes a las ondas luminosas, se propagan en el vacío y en las sustancias transparentes (que las absorben en cierta proporción) con la de la luz. Cuando inciden sobre un cuerpo opaco son absorbidas y la energía que transportaban se transforma en calor. [pic 13]

Es por radiación que el sol calienta la tierra, que el vidrio de las bombillas incandescentes se calienta. Cabe anotar que en los líquidos y gases, con frecuencia de transferencia de calor se hace por los 3 mecanismos simultáneamente.

DILATACIÓN

Dilatación: Es el cambio de forma que sufre un cuerpo ocasionados por cambios o variaciones en su temperatura. De acuerdo con las dimensiones en las cuales se presente la dilatación, esta puede ser de tres tipos:

  1. Lineal (unidimensional):        

      [pic 14]

                                                           [pic 15]

                                                                 [pic 16]

  1. Superficial (bidimensional)

[pic 17]

[pic 18]

                                                                                [pic 19]

  1. Volumétrica (tridimensional)

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LEY CERO DE LA TERMODINAMICA

Plantea que: “si un cuerpo A se encuentra en equilibrio térmico con otro cuerpo B, y a su vez éste último se encuentra en equilibrio termino con un cuerpo C, entonces A se encuentra en equilibrio termino con C”.

[pic 23]

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA

Es equivalente a la ley de la conservación dela energía y plantea que: “La sumatoria de todos los cambios energéticos experimentados en un sistema, tienen como consecuencia la transferencia de calor desde o hacia el sistema, así como la realización de un trabajo por o sobre el sistema”. Matemáticamente, se expresa así:

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