Termodinamica

Termodinámica: Es la ciencia que estudia el aprovechamiento de la energía térmica (calor) en la producción de potencia.

La termodinámica (del griego termo, que significa "calor" y dinámico, que significa "fuerza") es una rama de la física que estudia los fenómenos relacionados con el calor.

Específicamente, la termodinámica se ocupa de las propiedades macroscópicas (grandes, en oposición a lo microscópico o pequeño) de la materia, especialmente las que son afectadas por el calor y la temperatura, así como de la transformación de unas formas de energía en otras.

Sistemas termodinámicos: En termodinámica, un sistema es casi cualquier cosa. Se trata de una región del espacio dentro de la cual existen diferentes componentes que interactúan entre sí, intercambiando energía y en ocasiones masa.

Un sistema posee una frontera que lo delimita. Esa frontera puede ser material (las paredes de un recipiente, por ejemplo) o imaginarias (una sección transversal de un tubo de escape abierto, por ejemplo).

En un sistema cerrado se suele estudiar lo que se denomina una masa de control, cuya evolución se sigue en el tiempo, aunque ocupe una región variable del espacio. El ejemplo arquetípico es el de un cilindro lleno de gas en el que existe un pistón móvil. El pistón puede comprimir o expandir el gas, cuyo volumen por tanto cambia. La masa de gas contenida en el cilindro, en cambio, permanece constante.

En un sistema abierto se estudia lo que se denomina un volumen de control, usualmente fijo. Se trata de una región del espacio en el interior de la cual está el sistema termodinámico de interés y cuyas paredes pueden ser atravesadas por masa que entra o sale.

En sistemas abiertos son de especial interés los estados de régimen estacionario, en los cuales el fluido entra por un lado y sale por otro lo hace siempre al mismo ritmo, de manera que una “foto” del sistema produce siempre la misma imagen. Los sistemas en régimen estacionario son más sencillos de estudiar ya que tienen bastantes similitudes con los sistemas cerrados

Los sistemas termodinámicos pueden ser de dos tipos: Sistema cerrado, el cual también puede ser sistema aislado, y sistema abierto.

Sistema cerrado: es aquel en el que solamente la energía en forma de trabajo o calor puede cruzar la frontera del mismo. En un sistema cerrado no se permite que la masa fluya a través de las fronteras del sistema. A este sistema también se le conoce como masa de control.

Sistema aisladores un tipo especial de sistema cerrado que no interactúa de forma alguna con los alrededores.

Sistema abierto: es un sistema termodinámico que permite además del flujo de energía, el flujo de masa a través de sus fronteras. A este sistema también se le conoce como volumen de control y a su frontera como superficie de control.

Las propiedades termodinámicas se pueden clasificar en dos grupos: Propiedades extensivas y propiedades intensivas.

Propiedades extensivas: son aquellas que dependen del tamaño (extensión) del sistema, por ejemplo: masa, volumen, etc.

Propiedades intensivas: no dependen del tamaño del sistema como por ejemplo: temperatura, presión, entre otras.

Funciones de estado: En termodinámica, una función de estado o variable de estado es una magnitud física macroscópica que caracteriza el estado de un sistema en equilibrio. Dado un sistema termodinámico en equilibrio puede escogerse un número finito de variables de estado, tal que sus valores, determinan unívocamente el estado del sistema.

El valor de una función de estado sólo depende del estado termodinámico actual en que se encuentre el sistema sin importar cómo llegó a él.

Entropía: La entropía, como todas las variables de estado, dependen sólo de los estados del sistema, y debemos estar preparados para calcular el cambio en la entropía de procesos irreversibles, conociendo sólo los estados de principio y al fin.

Entalpía: (del prefijo en y del griego "enthalpos" (ενθαλπος) calentar) es una magnitud de termodinámica simbolizada con la letra H, la variación de entalpía expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, o, lo que es lo mismo, la cantidad de energía que tal sistema puede intercambiar con su entorno

Escalas de medición de la temperatura: Las dos escalas de temperatura de uso común son la Celsius (llamada anteriormente ‘’centígrada’’) y la Fahrenheit. Estas se encuentran definidas en términos de la escala Kelvin, que es la escala fundamental de temperatura en la ciencia.

La escala Celsius de temperatura usa la unidad ‘’grado Celsius’’ (símbolo 0C), igual a la unidad ‘’Kelvin’’. Por esto, los intervalos de temperatura tienen el mismo valor numérico en las escalas Celsius y Kelvin. La definición original de la escala Celsius se ha sustituido por otra que es más conveniente. Sí hacemos que Tc represente la escala de temperatura, entonces: Tc = T - 273.150

Relaciona la temperatura Celsius Tc (0C) y la temperatura Kelvin T(K). Vemos que el punto triple del agua (=273.16K por definición), corresponde a 0.010C. La escala Celsius se definió de tal manera que la temperatura a la que el hielo y el aire saturado con agua se encuentran en equilibrio a la presión atmosférica - el llamado punto de hielo - es 0.00 0C y la temperatura a la que el vapor y el agua liquida, están en equilibrio a 1 atm de presión -el llamado punto del vapor- es de 100.00 0C.

La escala Fahrenheit, todavía se usa en algunos países que emplean el idioma ingles aunque usualmente no se usa en el trabajo científico. Se define que la relación entre las escalas Fahrenheit y Celsius es:

.De esta relación podemos concluir que el punto del hielo (0.000C)

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