Termodinmica

M.C. Filiberto Ortiz Chi

Unidad I

TEMAS: OBJETIVOS:1. Sistemas Termodinmicos.

Fronteras.2. Propiedades macroscpicas de las

sustancias (extensivas e intensivas).3. Equilibrio Termodinmico.4. Volumen, volumen especfico y

densidad.5. Presin. El gradiente de presin.

Manometra.6. Equilibrio Trmico. La ley cero.

Temperatura.7. Escalas empricas de temperatura.

Propiedades termodinmicas.8. El postulado de estado. El diagrama

(v,P).

1. Describir un sistema termodinmico.2. Enunciar las propiedades

macroscpicas de las sustancias.3. Definir equilibrio termodinmico.4. Definir volumen, volumen especfico

y densidad.5. Definir presin y gradiente de

presin. Prctica de laboratorio: Medir presiones de gases y lquidos.

6. Describir y analizar la ley cero de la termodinmica.

7. Definir las escalas de temperatura. Prctica de laboratorio: Medicin de temperatura.

8. Describir y analizar el postulado de estado.

1.3 Sistemas y volmenes de control

Sistema termodinmico: cantidad de materia o regin del espacio elegida para su estudio.

Frontera: superficie real o imaginaria que separa el sistema de sus alrededores.

Sistema cerrado o masa de control: Un sistema donde la energa puede fluir a travs de la frontera, pero la masa no.

Sistema aislado: sistema donde ni la masa ni la energa pueden cruzar la frontera.

Sistema abierto o volumen de control: tanto la masa como la energa pueden cruzar la frontera.

1.3 Sistemas y volmenes de control

1.3 Sistemas y volmenes de control. Ejemplos

Propiedades de un sistema

Cualquier caracterstica de un sistema es llamada una propiedad.Algunas propiedades familiares son la presin P, la temperatura T, el volumen V y la masa m. La lista se puede extender a propiedades menos familiares como son la viscosidad, conductividad trmica, modulo de elasticidad, coeficiente de expansin trmica, resistividad elctrica, e incluso velocidad y elevacin.

Propiedades de un sistema

Propiedades intensivas. Son independientes del tamao del sistema.

Propiedades extensivas. Dependen del tamao del sistema.

Las propiedades extensivas por unidad de masa se llaman propiedades especficas.

Propiedades de un sistema

Se considera que las propiedades son intensivas o extensivas. Las propiedades intensivas son aquellas independientes de la masa de un sistema, como temperatura, presin y densidad. Las propiedades extensivas son aquellas cuyos valores dependen del tamao o extensin del sistema. La masa total, volumen total y cantidad de movimiento total son algunos ejemplos de propiedades extensivas. Una forma fcil de determinar si una propiedad es intensiva o extensiva es dividir el sistema en dos partes iguales mediante una particin imaginaria, cada parte tendr el mismo valor de propiedades intensivas que el sistema original, pero la mitad del valor de las propiedades extensivas

Volumen especifico y densidad

Ejemplos de densidad

Densidad relativa y peso especifico

El peso de un volumen unitario de una sustancia se llama peso especfico y se expresa como

donde g es la aceleracin gravitacional.

Presin

1 psia = 1 lbf/in^2

1 lbf = 32.2 lbm*ft/s^2=1 slug*ft/s^2

La presin se define como una fuerza normal que ejerce un fluido por unidad de rea. Se habla de presin slo cuando se trata de gas o lquido, mientras que la contraparte de la presin en los slidos es el esfuerzo normal. Puesto que la presin se define como la fuerza por unidad de rea, tiene como unidad los N/m2 = pascal (Pa).

Presin

La unidad de presin pascal es demasiado pequea para las presiones que se suscitan en la prctica. De ah que sus mltiplos kilopascal (1 kPa = 103 Pa) y megapascal (1 MPa = 106 Pa) se usen ms comnmente. Otras tres unidades de presin de uso extendido, principalmente en Europa, son bar, atmsfera estndar y kilogramo fuerza por centmetro cuadrado:

Presin

La presin real en una determinada posicin se llama presin absoluta, y se mide respecto al vaco absoluto. Sin embargo, la mayor parte de los dispositivos para medir la presin se calibran a cero en la atmsfera, por lo que indican la diferencia entre la presin absoluta y la atmosfrica local; esta diferencia es la presin manomtrica. Las presiones por debajo de la atmosfrica se conocen como presiones de vaco y se miden mediante medidores de vaco que indican la diferencia entre las presiones atmosfrica y absoluta. Las presiones absoluta, manomtrica y de vaco son todas positivas y se relacionan entre s mediante

Medicin de la presin

Medicin de la presin

Manmetro

Un manmetro consta principalmente de un tubo en U de vidrio o plstico que contiene uno o ms fluidos como mercurio, agua, alcohol o aceite. Para que el manmetro tenga un tamao manejable se usan fluidos pesados como el mercurio, si se anticipan grandes diferencias de presin.

P2=P1

Ejemplo

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