Trabajo de Reconocimiento de los conceptos básicos de la termodinámica

Actividades a desarrollar: La etapa inicial del proyecto se fundamenta en el conocimiento de los conceptos básicos de la termodinámica; para ello, el estudiante debe revisar detenidamente el material bibliográfico que se ha compartido en la sección de contenidos y definir en lenguaje técnico para cada uno de los siguientes conceptos:

Sistema.:  Puede llegar a ser algo enorme o algo muy diminuto, el sistema en cuanto a la ingeniería se puede aplicar a una central termoélectrica, a un evaporador, a una planta de refrigeración. Es también definido como un objeto de estudio, que a su vez puede ser una célula, una persona, la mezcla de combustibles, y demás.

Los sistemas termodinámicos se clasifican en Aislados los cuales no realizan el intercambio de materia ni energía con los alrededores. El sistema Cerrado permiten el intercambio de energía como calor y trabajo sin embargo no comparten materia con los alrededores. Para un sistema cerrado se tiene:

Δ U = Q – W

Como no hay trabajo de flujo W se refiere solo a trabajo de frontera:

Δ U = Q – ∫12 p*dV → Q = Δ U + ∫12 p*dV

 Y por último el sistema Abierto que es el encargado de intercambiar energía y materia con los alrededores. En la formulación matemática de la primera ley de la termodinámica además de los términos empleados para sistemas cerrados, deben considerarse los siguientes:

Trabajo de flujo: Wf = Δ(pV).

Incremento de energía cinética: Δ EC = Δ (v2 / 2).

Incremento de energía potencial: Δ EP = Δ (g*z).

Entonces:

Δ (U + v2 / 2 + g*z ) = Q – WS - Wf.

Según el procedimiento y la definición de entalpía se obtiene:

Δ (H + v2 / 2 + g*z) = Q – WS

Alrededor.: Se define como todo lo que se encuentra fuera de sistema y pueda estar separado del resto del universo bien sea por paredes reales o imaginarias.  Estas paredes se les llaman paredes adiabáticas que se encargan de aislar y Diatérmicas que permiten en flujo del calor.

Proceso.: Se denomina como la cantidad de estado que se dirigen a un sistema determinado desde el estado de inicial hasta el estado final.

Energía interna (U).: Es tomada como resultado de la contribución de la energía cinética de las moléculas o átomos los cuales son constituidos. Se derivan de sus energías la rotación, traslación y vibración. También es una función del estado que se varía entre dos estados, promoviendo la independencia de la transformación que los conecte.

Calor. (Concepto general, calor sensible, calor latente).:   Es una forma de energía.  Es el nombre dado a una transferencia de energía de tipo especial en el que se ve intervenidas un gran número  de partículas.  Es considerado cuando el dispositivo fluye hacia el sistema, e incrementa su energía interna.  Existen tres formas de transmisión del calor: conducción, convección y radiación.  Calor Sensible: Es producido cuando se calienta una sustancia y su temperatura aumenta,  Calor Latente:  Se le llama al procedimiento de extraer calor de una sustancia y su temperatura desciende.  La adición de calor a un sistema aumenta la energía de un sistema, generalmente la energía interna. La energía calorífica se suele medir en Kcal o en BTU. Los experimentos de Joule demostraron lo siguiente:

1 BTU = 778 lb-pie

1 Kcal = 4185 julios = 426,6 kgm.

Trabajo. (¿Cuándo se considera positivo o negativo?):  Es una transferencia de energía que pasa de un sitio a otro, localizado en la frontera  en entrada y salida por las paredes del sistema  asociada a un cambio en las variables macroscópicas, como son el volumen, la presión, la posición y la velocidad del centro de masas, el voltaje etc. Se considera Positivo cuanto lo realiza el gas (expansión) y Negativo cuando el exterior lo realiza en contra del gas (comprensión).  También se define como la aplicación de una fuerza a través de una distancia.

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