Termodinámica

TRABAJO DE RECONOCIMIENTO

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD

ESCUELA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS, PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE

SEPTIEMBRE DE 2013

CONTENIDO

Página

INTRODUCCIÓN………………………………………………………………...…..…..3

1. OBJETIVOS…………………………...…………………………………………...…..4

1.1 Objetivo General……………………………………………………………………. 4

1.2 Objetivos Específicos……………………….…………………………………….....4

2. RESUMEN DE LOS CONCEPTOS PRINCIPALES ……………………………….5

CONCLUSIONES………………………………………………………………………. 12

BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………………. 13

INTRODUCCIÓN

La termodinámica es la ciencia que se ocupa del estudio de la energía y sus transformaciones, particularmente la transformación del calor en trabajo. En toda industria ya sea química, farmacéutica o de alimentos, donde ocurren transformaciones de materias primas mediante procesos químicos o fisicoquímicos las consideraciones energéticas son muy importantes y definitivas a la hora de tomar una decisión frente al diseño de equipos, la implementación de nuevos procesos, o realizar cambios en los ya existentes.

El presente trabajo tiene como fin, conocer la estructura del curso académico Termodinámica, a través de sus capítulos y lecciones, así mismo se identificaran las ecuaciones más representativas de cada lección, lo anterior a fin de dar un mayor enfoque e importancia a estos temas puesto que son base para nuestro desarrollo profesional y personal.

1. OBJETIVOS

1.1 Objetivo General

Conocer el protocolo y estructura del modulo del curso Termodinámica, a través de todos sus capítulos y lecciones, elaborando un resumen de los principales conceptos de cada lección del módulo, así mismo por cada lección se citara la ecuación que a nuestra consideración sea más importante, de este modo cada estudiante identificara el contenido que se va a dar a lo largo del semestre en el curso de termodinámica.

1.2 Objetivos Específicos

Identificar los principales conceptos acerca de las leyes que rigen la transformación, conservación y aprovechamiento de la energía, en sus cambios y estados.

Describir nociones, conceptos y problemáticas básicas que configuran los campos generales de la termodinámica mediante el estudio y el análisis de del protocolo y el modulo del curso.

Realizar un resumen de ecuaciones por cada lección del módulo.

2. RESUMEN DE LOS CONCEPTOS PRINCIPALES

UNIDAD 1: LEY CERO, TRABAJO Y PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

La termodinámica es la ciencia que se ocupa del estudio de la energía y sus transformaciones, particularmente la transformación del calor en trabajo. En todos los fenómenos de naturaleza física o química se encuentran presentes interacciones energéticas que se deben estudiar con detalle para aprovechar en forma óptima la energía producida o determinar la cantidad de energía que demanda un proceso en particular.

CAPITULO UNO: LEY CERO DE LA TERMONIDAMICA.

LECCIÓN 1: SISTEMAS: Un sistema termodinámico es cualquier región o porción de materia que se quiera estudiar o analizar desde el punto de vista energético. Actualmente esta palabra es utilizada con muchas connotaciones, generalmente se habla de sistema como el conjunto de elementos interrelacionados entre sí que tienen funciones específicas encaminadas a un determinado fin o propósito. En termodinámica, sin embargo, el concepto es mucho más general. Un sistema termodinámico es cualquier región o porción de materia que se quiera estudiar o analizar desde el punto de vista energético.

SISTEMAS ABIERTOS: Son aquellos donde hay intercambio tanto de materia como de energía.

SISTEMAS CERRADOS: Son aquellos para los cuales sólo se presenta intercambio de energía pero no de materia.

SISTEMAS AISLADOS son aquellos para los cuales no se presenta intercambio ni de materia ni de energía. Un termo que se encuentre en reposo podría ser un ejemplo de tales sistemas.

LECCION 2: LEY CERO DE LA TERMODINAMICA: esta ley establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, los dos se encontrarán en equilibrio térmico entre sí.

Las escalas Celsius y Fahrenheit son escalas de temperatura relativa basadas en la variación lineal de la propiedad termométrica entre dos estados de referencia que son el punto de fusión y el punto de ebullición del agua a la presión de una atmósfera.

Ecuación: T=a+bP

LECCION 3: 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.

Cuando se unen dos sistemas que se encuentran a diferentes temperaturas, el sistema a temperatura más alta cede energía al sistema de temperatura más baja y este proceso sigue hasta que se alcanza el equilibrio térmico. La energía transferida entre dos sistemas debida a la diferencia de temperatura es el calor.

Un proceso donde no se presente transferencia de calor se denomina proceso adiabático.

Ecuación: 〖Q= 〗_∆t^Q

LECCION 4: ECUACIONES DE ESTADO: Son las que se describen en función de propiedades intensivas como P y T, las cuales se relacionan mediante ecuaciones conocidas generalmente como ecuaciones de estado.

La mayoría de los gases reales a presiones bajas, como la presión atmosférica y temperaturas iguales o superiores a las del medio ambiente, tienen un comportamiento ideal.

Ecuación de Estado: PV=nRT

LECCIÓN 5: ECUACIÓN DE ESTADO (Continuación)

Ecuación de Redlich- Kwong: Esta es una ecuación mucho más exacta que la ecuación de Van Der Waals y aplicable en un mayor rango de presión y temperaturas.

Ecuación de Estado de gases reales: Z=(V real)/(V ideal)

LECCION 6: TRABAJO: El trabajo es una 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.

Ecuación: w= ∫_1^2▒Fdx

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

Ecuación:

(P_1 V_1)/T_1 =(P_2 V_2)/T_2

LECCIÓN 8: DIAGRAMAS TERMODINÁMICOS (Continuación)

DIAGRAMA Pv: Otra propiedad interesante de considerar en el estudio del equilibrio entre fases es el volumen específico, definido por la relación entre el volumen y la masa de una sustancia pura en cada fase.

Ecuación:

x= m_v/(m_l+m_v )

LECCIÓN 9: PROPIEDADES TERMODINÁMICAS: Todo sistema termodinámico se caracteriza por unas propiedades que definen su estado energético. Estas propiedades se clasifican en intensivas si no dependen de la masa del sistema y extensivas si dependen de la masa o “extensión” del sistema. Así la presión y la temperatura son propiedades intensivas, mientras que el volumen, el número de moles o la masa son propiedades extensivas.

Ecuación: dx=Pdy+Qdz

LECCIÓN 10: CAPACIDAD CALORÍFICA: La capacidad calorífica de un sistema es la cantidad de calor transferida que es capaz de modificar su temperatura en un grado. Por tanto, la relación entre el calor transferido a un sistema y la diferencia de temperatura que ocasiona, constituye la capacidad calorífica.

Ecuación: (C_p ) ̅= (∂H/n∂T)p= ((∂H ̅)/∂T)p

LECCION 11: PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA: es un sistema que realiza un proceso cíclico conformado de una secuencia cualquiera de procesos intermedios al final de los cuales el sistema regresa nuevamente al estado inicial.

Proceso Cíclico

Ecuación: ∮▒〖δQ= ∮▒δW〗

LECCIÓN 12: ENTALPIA: se define en función de la energía interna, de la presión y del volumen del sistema, mediante la relación H= U+PV o también en términos de propiedades intensivas como h= u+Pv. Por lo tanto tampoco se podría establecer un valor absoluto para la entalpía. Pero si se establece un estado de referencia ésta se puede calcular a partir de los valores de la energía interna.

La entalpia es una magnitud de la termodinámica, cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía

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