TRABAJO FINAL DE TERMOFLUIDOS

INDICE GENERAL

1.- Definición Termodinámica.

2.- Definición Energía.

3.- Sistemas cerrados y abiertos

4.- Propiedades de un sistema

5.- Estado y equilibrio

6.- Procesos y ciclos

7.- Temperatura y Ley Cero de la Temperatura

8.- Escalas de Temperatura.

9.- Transferencia de energía por calor.

10.- Definición de Calor.

11.- Calor latente y sensible.

12.- Definición de Proceso adiabático

13.- Conducción, Convección y Radiación.

14.- Transferencia de energía por trabajo

15.- Definición energía mecánica.

16.- Definición trabajo.

17.- Definición trabajo en eje y trabajo eléctrico.

18.- Similitudes entre calor y trabajo

19.- La Primera Ley de la Termodinámica.

20.- Principio de la conservación de la energía.

21.- Balance de energía.

22.-Energía total.

23.-Entalpia.

24.- Mecanismos de transferencia de energía.

25.- Eficiencia o desempeño.

26.- Eficiencia de dispositivos mecánicos y eléctricos.

27.- Segunda Ley de la Termodinámica.

28.- Depósitos de energía térmica.

29.- Maquinas térmicas.

30.- Eficiencia térmica.

31.- Refrigeradores y bombas de calor.

32.- Coeficiente de desempeño.

33.- Procesos reversibles e irreversibles.

34.- Maquina Carnot. Explicar funcionamiento y nombrar los procesos termodinámicos.

35.- Eficiencia Carnot.

36.- Procesos isotrópicos.

37.- Entropía.

38.- Balance de entropía.

39.- Ciclos de Potencia de Gas.

40.- Ciclo ideal.

41.- Eficiencia térmica.

42.- Maquinas reciprocantes.

43.- Presión media efectiva.

44.- Ciclo Otto. Explicar funcionamiento y nombrar los procesos termodinámicos.

45.- Motor de combustión interna de dos y cuatro tiempos.

46.- Ciclo Diesel. Explicar funcionamiento y nombrar los procesos termodinámicos.

47.- Ciclo Stirling y Ericsson. Explicar funcionamiento y nombrar los procesos termodinámicos.

48.- Ciclo Brayton. Explicar funcionamiento y nombrar los procesos termodinámicos.

49.- Ciclo Brayton con inter-enfriamiento, recalentamiento y regeneración.

49.- Ciclo de vapor de Carnot. Explicar funcionamiento y nombrar los procesos termodinámicos.

50.- Ciclo Rankine de vapor. Explicar funcionamiento y nombrar los procesos termodinámicos.

51.- Ciclo Rankine ideal con recalentamiento.

INTRODUCCIÓN

La termodinámica es la parte de la física que trata de los fenómenos relacionados con la energía térmica y de las leyes (que a continuación se detallaran) que rigen su transformación en otro tipo de energía. La variación de energía térmica acumulada en un medio en un proceso de calentamiento o de enfriamiento se obtiene como el producto de la masa del medio, por su calor específico y por el salto térmico. Pero no toda la energía térmica almacenada en un medio es utilizable

1.- Definición Termodinámica.

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.

2.- Definición Energía.

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.

3.- Sistemas cerrados y abiertos

Un sistema abierto sería uno que puede intercambiar materia y energía con el exterior, mientras que un sistema cerrado es un sistema que no puede intercambiar materia con el exterior, pero sí intercambiar energía. También un sistema se considera aislado cuando éste no intercambia ni materia ni energía con el exterior.

Un ejemplo de sistema aislado es un termo, ya que al estar herméticamente cerrado no tiene un intercambio de ningún tipo con el medio. Físicamente hablando este sistema no se ve afectado por el medio pero él sí puede generar calor, materia y diferentes magnitudes que afectarían al medio. En la práctica muchos sistemas no completamente aislados pueden estudiarse como sistemas cerrados, con un grado de aproximación muy bueno o casi perfecto, mientras que un sistema cerrado es un sistema que no puede intercambiar materia con el exterior pero sí intercambiar energía.

4.- Propiedades de un sistema

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

• Propiedades Intensivas: Son aquellas que no dependen de la masa del sistema, como son, temperatura, presión y densidad. Es decir, si pudiéramos aislar muchas partes del sistema y pudiéramos medir estas propiedades en dichas partes tendríamos siempre la misma medida. Por ejemplo, si estamos midiendo densidad no importa si tomamos un poco de masa o mucha porque de todas formas va a ser la misma densidad en ambos casos ya que esta no depende de la cantidad de masa a la cual midamos densidad sino de la cantidad que exista de ella en cierta cantidad de volumen, la cual permanece siempre constante.

• 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 que si medimos cierta cantidad de masa tendremos cierta medida, pero si duplicamos la cantidad de masa tendremos también el doble en la medición, es decir, la medida de la masa depende de la cantidad, propiedad extensiva.

5.- Estado y equilibrio

Se dice que un sistema se encuentra en estado de equilibrio termodinámico, si es incapaz de experimentar espontáneamente algún cambio de estado o proceso termodinámico cuando está sometido a unas determinadas condiciones de contorno, (las condiciones que le imponen sus alrededores). Para ello ha de encontrarse simultáneamente en equilibrio térmico, equilibrio mecánico y equilibrio químico.

• Dos sistemas se dicen que están en equilibrio térmico cuando el valor de sus temperaturas es la misma.

• Dos sistemas se dicen que están en equilibrio mecánico cuando el valor de sus presiones es la misma.

• Dos sistemas se dicen que están en equilibrio de fases cuando el valor de sus potenciales químicos es el mismo en cada fase en que se encuentre presente la especie.

• Todas las fuerzas están balanceadas.

6.- Procesos y ciclos

Se denomina ciclo termodinámico a cualquier serie de procesos termodinámicos tales que, al transcurso de todos ellos, el sistema regresa a su estado inicial; es decir , que la variación de lasmagnitudes termodinámicas propias del sistema sea nula. No obstante, a variables como el calor o el trabajo no es aplicable lo anteriormente dicho ya que éstas no son funciones de estado del sistema, sino transferencias de energía entre éste y su entorno. Un hecho característico de los ciclos termodinámicos es que la primera ley de la termodinámica dicta que: la suma de calor y trabajo recibidos por el sistema debe de ser igual a la suma de calor y trabajo realizados por el sistema.

7.- Temperatura y Ley Cero de la Temperatura

Usaremos esta propiedad para definir la temperatura como una constante de proporcionalidad multiplicada por el producto de presión y volumen, dividido entre la masa. La ley cero de la termodinámica establece que si un cuerpo A se encuentra a la misma temperatura que un cuerpo B y este tiene la misma temperatura que un tercer cuerpo C, entonces, el cuerpo A tendrá la misma temperatura que el cuerpo C. Por lo cual estaremos seguros de que tanto el cuerpo A, como el B y C, estarán los tres, en equilibrio térmico. Es decir: los cuerpos A, B y C, tendrán igual temperatura.

8.- Escalas de Temperatura.

Es una graduación de mercurio cuando se dilata para distintos estados térmicos. La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de calor o frío. Por lo general, un objeto más “caliente” tendrá una temperatura mayor. Físicamente es una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico.figura.1

9.- Transferencia de energía por calor.

La transferencia de calor siempre ocurre desde un cuerpo más caliente a uno más frío, como resultado de la segunda ley de la termodinámica. Cuando existe una diferencia de temperatura

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