CONCEPTOS BÁSICOS PARA LA TERMODINAMICA

CONCEPTOS BASICOS EN LA TERMODINAMICA

ROBERTO PIMENTEL POLO

UNIVERSIDAD ANTONIO NARIÑO

FACULTAD DE INGENIERIA

ELECTROMECANICA

SANTA MARTA

2014

CONTENIDO

pág.

INTRODUCCION 5

1. TERMODINÁMICA Y ENERGÍA. 6

1.1 TERMODINAMICA 6

1.2 ENERGIA 7

2. IMPORTANCIA DE LAS DIMENSIONES Y UNIDADES. 8

3. SISTEMAS Y VOLÚMENES DE CONTROL. 9

3.1 SISTEMAS 9

3.2 VOLUMENES DE CONTROL 9

4. PROPIEDADES DE UN SISTEMA. 10

5. DENSIDAD Y DENSIDAD RELATIVA 11

5.1 DENSIDAD 11

5.2 DENSIDAD RELATIVA 11

6. PROCESOS Y CICLOS. 12

7. TEMPERATURA Y LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA. 13

7.1 TEMPERATURA 13

7.2 LEY CERO DE LA TERMODINAMICA 13

8. ESTADO Y EQUILIBRIO. 14

8.1 ESTADO 14

8.2 EQUILIBRIO 14

9. PRESIÓN 15

9.1 TIPOS DE PRESION 15

10. MANÓMETRO. 16

10.1 FUNCIONES DE UN MANOMETRO 16

10.1.1 TIPOS DE MANOMETRO 17

10.1.1.1.1 MANOMETRO DE TUBO EN “U” 17

10.1.1.1.2 MANOMETRO TIPO POZO 18

10.1.1.1.3 MANOMETRO INCLINADO 18

10.1.1.1.4 MANOMETRO DE TUBO DOBLE 18

11. BARÓMETRO Y PRESIÓN ATMOSFÉRICA. 19

11.1 BAROMETRO 19

11.1.1 ¿COMO SE UTILIZA? 19

Pág.

11.1.2 TIPOS DE BAROMETROS 19

11.1.2.1.1 BAROMETRO DE MERCURIO 19

11.1.2.1.2 BAROMETRO ANEROIDE 19

11.1.2.1.3 HIPSOMETRO 20

11.2 PRESION ATMOSFERICA 20

11.2.1 ¿COMO DE MIDE? 21

11.2.2 FACTORES DE VARIACON 21

12. TÉCNICA DE RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS. 22

13. CONCLUSIONES 25

BIOGRAFIA 26

RESUMEN

 Lograr un incremento en el conocimiento de la termodinámica.

 Conocer detenidamente los conceptos de los temas involucrados en el estudio de la termodinámica.

 Adquirir conocimiento básico del vocabulario utilizado en la termodinámica para ser entendida apropiadamente.

 Explicar los conceptos de los temas más utilizados.

 Dar a conocer definiciones como sistema, estado, postulado de estado, equilibrio, proceso y ciclo, etc.

 Transmitir los conceptos encontrados sobre lo investigado.

 Representar las clases de sistemas utilizados en la termodinámica.

INTRODUCCION

Es importante desde el principio definir nuestros conocimientos, que es una porción definida de material que elegir para su estudio, se separa de todo lo demás por una superficie o frontera conceptual. Tomando como primordial conceptos básicos que nos ayuden en el estudio y entendimiento de este tema.

1. TERMODINAMICA Y ENERGIA

1.1 TERMODINAMICA

Se identifica con el nombre de termodinámica a la rama de la física que hace foco en el estudio de los vínculos existentes entre el calor y las demás variedades de energía. Analiza, por lo tanto, los efectos que poseen a nivel macroscópico las modificaciones de temperatura, presión, densidad, masa y volumen en cada sistema.

Es importante subrayar que existe una serie de conceptos básicos que es fundamental conocer previamente a entender cómo es el proceso de la termodinámica. En este sentido uno de ellos es el que se da en llamar estado de equilibrio que puede definirse como aquel proceso dinámico que tiene lugar en un sistema cuando tanto lo que es el volumen como la temperatura y la presión no cambian.

De la misma forma está lo que se conoce por el nombre de energía interna del sistema. Esta se entiende como la suma de lo que son las energías de todas y cada una de las partículas que conforman aquel. En este caso, es importante subrayar que dichas energías sólo dependen de lo que es la temperatura.

El tercer concepto que es fundamental que conozcamos antes de conocer cómo es el proceso de la termodinámica es el de ecuación de estado. Una terminología con la que viene a expresarse la relación que existe entre lo que es la presión, la temperatura y el volumen.

La base de la termodinámica es todo aquello que tiene relación con el paso de la energía, un fenómeno capaz de provocar movimiento en diversos cuerpos.

1.2 ENERGÍA

El concepto de energía está relacionado con la capacidad de generar movimiento o lograr la transformación de algo. En el ámbito económico y tecnológico, la energía hace referencia a un recurso natural y los elementos asociados que permiten hacer un uso industrial del mismo.

Está ligada al estado dinámico de un sistema cerrado y que permanece invariable con el tiempo. Se trata de una abstracción que se le asigna al estado de un sistema físico. Debido a diversas propiedades (composición química, masa, temperatura, etc.), todos los cuerpos poseen energía.

Un campo este, el de la física, que nos lleva a determinar que en el mismo se produce la mención a diversos tipos de energía. En concreto, tendremos que hacer frente a dos: la cuántica y la clásica.

Pueden detallarse diversos tipos de energía según el campo de estudio. La energía mecánica, por ejemplo, es la combinación de la energía cinética (que genera a partir del movimiento) y la energía potencial (vinculada a la posición de un cuerpo dentro de un campo de fuerzas

2. IMPORTANCIA DE LAS DIMENSIONES Y UNIDADES

Cualquier cantidad física se caracteriza mediante dimensiones y deben ser expresadas en sus unidades correspondientes de acuerdo a su sistema de unidad particular.

Dimensiones es el nombre que se le da a las cantidades físicas (longitud, masa, tiempo, etc.). Unidades? Es la medida de la dimensión (pie, metro, milla, son unidades de la dimensión longitud.

Cada sistema escoge sus dimensiones fundamentales y las unidades asignadas a estas dimensiones son unidades básicas.

Los sistemas de unidades se clasifican en:

Absolutos: unidades de fuerza y energía son derivadas, como el S.I.

Gravitacionales: para ellos la fuerza es una dimensión fundamental definida con base en la fuerza de atracción gravitacional al nivel del mar, un ejemplo es el sistema ingles.

3. SISTEMAS Y VOLUMEN DE CONTROL

3.1 SISTEMAS

Es una porción de espacio o cantidad de materia que se selecciona con el propósito de analizarlo, todo lo que es ajeno al sistema se denomina como entorno o alrededores y la separación está dada por la superficie de control.

Los sistemas termodinámicos por lo general se clasifican en dos grandes categorías; sistemas abiertos y sistemas cerrados. Se dice que un sistema es cerrado si no hay transferencia de masa entre el sistema y sus alrededores, por el contrario, en un sistema abierto se da la transferencia de masa entre el sistema y sus alrededores.

3.2 VOLUMEN DE CONTROL

Se define un volumen de control, como la propiedad que presenta una masa de entrar y salir del dispositivo utilizado para estudiar el proceso. Formado por una superficie de control cerrado (CS), real o virtualmente, donde una de sus características, en general, será la permanencia de la forma y el tamaño del volumen asi delimitado. La permanencia del espacio ocupado por el volumen del control hace que las partículas que lo ocupan sean siempre las mismas.

4. PROPIEDADES DE UN SISTEMA

Se trata de una región del espacio dentro de la cual existen diferentes componentes que interactúan entre sí, intercambiando energía y en ocasiones masa, ello posee una frontera que lo delimita.

A una característica de un sistema se le llama propiedad. Ej: presión, temperatura, volumen, masa, etc. Las propiedades de los sistemas se diferencian en dos grupos:

 Propiedades intensivas: estas no dependen de la masa del sistema, como son temperatura presión y densidad. Es decir, si pudiéramos medir estas propiedades en dichas partes tendríamos siempre la misma medida.

 Propiedades extensivas: son aquellas que dependen de la masa o extensión del sistema como son la misma masa y el volumen. Si medimos la propiedad masa de un sistema tendremos cierta medida, pero si duplicamos la cantidad de masa tendremos también tendremos el doble en la medición, es decir, la medida de la depende de la cantidad, propiedad extensiva.

...