TERMODINAMICA

RECONOCIMIENTO DEL CURSO

TRABAJO GRUPAL

PRESENTADO POR:

CURSO : TERMODINAMICA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

INTRODUCCIÓN

La termodinámica es la encargada del estudio de la energía y sus transformaciones como es el calor ya sea química farmacéutica o de alimentos o con otras formas de energía. La termodinámica se puede definir como la ciencia de la energía aunque todos tienen una idea de lo que es la energía es difícil definir la energía se puede considerar la capacidad para causar cambios. El termino termodinámica proviene de la palabra griega therme (calor) y dynamis (fuerza) lo que corresponde a lo más descriptivo de los primeros esfuerzos de convertir el calor en energía.

Y las medidas de la termodinámica fueron aquellas relacionadas con los sistemas térmicos que ocurren en nuestro diario vivir y en las diferentes industrias y empresas de nuestro país, además veremos la definición de términos claves en el estudio de la termodinámica como presión, temperatura y como están relacionadas, al igual que las propiedades extensivas, intensivas, especificas y equipos de medición de temperatura y presión

OBJETIVO GENERAL

Dar a conocer los conceptos básicos de las variables involucradas en el estudio de la termodinámica.

Lograr un incremento en el conocimiento de la termodinámica.

Dar una factibilidad a la esquematización de la termodinámica para poder dar a conocer sus principios y conceptos.

Tener conocimiento de las diferentes formulas su aplicación conceptualización y análisis para calcular ejercicios térmicos con eficiencia.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Transmitir los conceptos de la energía interna.

Representar las clases de sistemas utilizados en la termodinámica.

Enunciar las leyes de la termodinámica.

Identificar los principios de conservación de la energía, las leyes de la termodinámica y la estimación de propiedades para la evaluación de procesos y sistemas, mediante el análisis de los cambios de estado.

Reconocer las características, componentes, cambios y la expresión matemática de un sistema termodinámico.

UNIDAD 1

LEY CERO, TRABAJO Y PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA.

CAPITULO 1 LEY CERO DE LA TERMODINAMICA

LECCIÓN 1: SISTEMAS

SECCION 1: Sistemas termodinámico.

SISTEMA: conjunto de elementos interrelacionados entre sí encaminadas a un determinado fin o propósito, un sistema se encuentra separado de los alrededores que le permiten o el intercambio de materia o energía según este criterio se puede presentar sistemas abiertos, cerrados y aislados.

SISTEMAS ABIERTOS: son aquellos que tienen intercambio tanto de materia como de energía también se conoce como volumen de control por que para estudiar y analizar este tipo de sistemas se mantiene un espacio constante, delimitado por superficies denominadas superficies de control.

SISTEMA CERRADOS: se presentan intercambios de energía pero no de materia, también se conoce como masa de control, debido a que la masa permanece constante.

SISTEMA AISLADO: para estos no se presenta intercambio ni de materia ni de energía, un sistema real completamente aislado, sin embargo para efectos de estudio teórico se puede definir sistemas ideales.

Lección 2: Ley cero de la Termodinámica.

Esta establece que si dos cuerpos llamados A y B, con diferentes temperaturas uno de otro y los ponemos en contacto en un tiempo determinado estos alcanzarán las mismas temperatura es decir, tendrán ambos la misma temperatura y si luego un tercero que llamemos C se pone en contacto con A; B también alcanzara la misma temperatura.

Propiedades termométricas y termómetros: se disponen de propiedad termométrica, definida como característica observable de un sistema que varía con la temperatura y que es susceptible de medida.

Escala de temperatura: es preciso establecer una escala apropiada y la mejor forma de hacerlo es asignar valores numéricos a cierto estado que fácilmente se puedan reducir con precisión. La temperatura absoluta de gas la cual utiliza como propiedad termométrica, la presión de un volumen fijo como lo expresa la siguiente ecuación.

T= a+ bP

Comparación entre las escalas Celsius, Kelvin, Fahrenheit y Rankine

PUNTOS DE REFERENCIA K ºC R ºF

Punto normal de ebullición del agua 373,15 100,00 671,67 212,00

Punto triple del agua 273,16 0,01 491,69 32,02

Punto de Fusión del agua 273,15 0,00 491,67 32,00

Cero absoluto 0 -273,15 0 -459,67

LECCIÓN 3: CALOR

La energía transferida entre dos sistemas debido a la diferencia de temperatura es el calor, el calor es una forma particular de energía en transición que se identifica sólo cuando cruza las paredes del sistema que se encuentra a temperatura diferente de otro sistema o de los alrededores.

Las unidades utilizadas para el calor corresponden a unidades de energía entre las más utilizadas en ingeniería se encuentran: la caloría, la kilocaloría, el julio (J), el kilojulio (kJ) y BTU. La tabla siguiente nos recuerda sus equivalencias.

1 Kcal= 1000cal 1 cal= 4,187J.

1KJ= 1000 J 1BTU= 252 cal

LECCION 4: ECUACIÓN DE ESTADO: se describe en función de propiedades intensivas como P v y T, las ecuaciones se relacionan mediante ecuaciones generalmente como ecuaciones de estado. La más sencilla es la ecuación de estado de gas ideal, denominada así porque todo gas cuyas propiedades cumplan con esta relación se considera que tiene un comportamiento ideal.

Las ecuaciones de estado de gas ideal se expresa bajo cualquiera de las siguientes expresiones matemáticas.

PV = n RT

PV = RT

P v = RT / M

Ecuaciones de estado para gases reales: estos se apartan en mayor o menor medida del comportamiento ideal dependiendo de su naturaleza de la cercanía al punto crítico, a presiones elevadas o temperaturas muy bajas que se encuentran próximas a las de condensación, el grado de desviación de la idealidad se determina por el factor de compresibilidad Z.

LEECIÓN 5 ECUACIONES DE ESTADO (CONTINUACIÓN)

Ecuación de Redlich- Kwong: es una ecuación más exacta que la ecuación de van der Waals y aplicable en un mayor rango de presión y temperatura.

P=RT/((V ̅-b) )-a/(V ̅(V ̅+b) T^0,5 )

Ecuación de Redlich- Kwong- Soave: constituye una mejora a la ecuación de Redlich – Kwong ya que se maneja una constante más la cual a su vez es función de otra como factor acéntrico para cada gas.

Ecuaciónes de estado de virial: en esta los coeficientes se determinan experimentalmente a partir de las relaciones PvT. Y se expresa así.

(PV ̅)/RT=A_0+A_1 P+A_2 P^2+A_3 P^3+⋯

(PV ̅)/RT=B_0+B_1/V ̅ +B_2/V ̅^2 +B^3/V ̅^3 +⋯

CAPITULO 2: TRABAJO

LECCION 6 TRABAJO: el trabajo es la forma particular de energía que corresponde a una magnitud escalar definida como el producto punto de dos magnitudes vectoriales: la fuerza y el desplazamiento realizado en la misma dirección de la fuerza.

LECCIÓN 7: DIAGRAMAS TERMODINÁMICOS: representaciones en coordenadas de propiedades de un sistema durante el transcurso de un proceso. Son utilizados para visualizar, predecir o analizar los cambios producidos en la medida que ocurren los diferentes procesos termodinámicos. Estos pueden ser planos o tridimensionales y las propiedades que se presentan con mayor frecuencia son presión (P), volumen (V) y temperatura (T).

LECCIÓN 8: DIAGRAMAS TERMODINÁMICOS (CONTINUACIÓN)

Diagrama Pv: Propiedad interesante de considerar en el estudio del equilibrio entre fases el volumen especifico, definido por la relación entre volumen y la masa de una sustancia pura para el caso específico del equilibrio líquido vapor los volúmenes específicos se definen de la siguiente manera.

Diagrama PT: el equilibrio entre la fase solida y la fase gaseosa de una sustancia pura también existe una relación definida entre la presión y la temperatura de tal manera que su representación en un diagrama PT tiene un comportamiento similar a la del equilibrio liquido vapor, es decir, pendiente positiva pero debajo del punto triple.

Diagrama Tv diagramas que se construyen determinando para cada temperatura los valores de las correspondientes presiones de saturación, así como también, los volúmenes específicos del líquido saturado y del vapor saturado y es muy similar al diagrama Pv con la diferencia que las líneas isóbaras tienen pendientes.

Diagrama P-v-T: Representaciones tridimensionales de los valores del volumen especifico a diferentes temperaturas y presiones de una sustancia pura en fases sólida, líquida y gaseosa o estados de equilibrio.

LECCION 9: PROPIEDADES TERMODINAMICAS.

Propiedades intensivas y extensivas: el sistema termodinámico se caracteriza por unas propiedades que definen su estado energético estas se clasifican en:

Intensivas: si no dependen de la masa del sistema.

Extensivas: si dependen de la masa o “extensión del sistema así la presión y la temperatura son propiedades intensivas, mientras que el volumen,

...