primera ley

1. TERMODINAMICA
Semana Nº2 : SISTEMA TERMODINAMICO
VOLUMEN CONTROL, VARIABLES
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA INDUSTRIAL
ING. WILSON VASQUEZ CERDAN

2. Ahora analicemos y discutamos…
TRASFORMACIÓN
DE LA
ENERGÍA

3. Termodinámica
Therme: calor Dynamis: movimiento (fuerzas)
Siglo XVIII:“Estudio de las fuerzas que originan el calor”
Estudio de las máquinas de vapor

4. HOY : “Ciencia que estudia las transformaciones energéticas: mecánica,
eléctrica, química ,nuclear ,etc ”.Se ocupa de estados de equilibrio y no de
estados dinámicos.
Hidroeléctrica
Eólica
Solar
Geotérmica
Nuclear
Petróleo Carbón
Gas Natural
Interrelaciones que existen entre las distintas formas de
energía y el desorden del universo.

5. Otras definiciones:
• Parte de la física que estudia la energía y la entropía.
• Ciencia que estudia la relación entre el calor y el trabajo y de aquellas
propiedades de las sustancias que guardan relación con ellas.
Leyes de la termodinámica
Ley cero de la termodinámica (1925, Fahrenheit
(1736)): Establece el equilibrio térmico, permite
garantizar la reproducibilidad de las mediciones de
temperatura.

6. Primera Ley de la termodinámica (1843,Joule):
Establece la conservación de la energía en el universo.
Termómetro sin marcas.
Igual nivel de mercurio
Diferentes tiempos
Conclusión Igual
temperatura

7. Termodinámica
Estudia a la energía y sus transformaciones en los sistemas
desde un punto de vista macroscópico.
Sistema: Parte del universo que es objeto de estudio.
Entorno, alrededores, medio: Resto del universo
Proceso Termodinámico: Cambio de estado en el cual es
necesario conocer el mecanismo de como se realiza el
cambio
El Equilibrio Termodinámico, comprende tres equilibrios:
Térmico, Químico y mecánico.
Variables; intensivas y extensivas
Alrededores
Medio
SISTEMA
Frontera

8. Sistema termodinámico
• Sistema : Porción del universo definida por el observador
para llevar a cabo un estudio.
Lugar o
volumen
de control
Sistema
Observador
Energía
Energía

9. Sistema termodinámico

10. •Alrededores : Es todo aquello que no forma parte
del sistema. (lo que rodea al sistema)
Universo = Sistema + Alrededor.
• Fronteras: Son los límites que define un
sistema y pueden ser físicos (reales) o
imaginarios; móviles o fijas.

11. Sistema termodinámico
• Sistema termodinámico: Cantidad de materia de masa fija sobre la cual se
enfoca la atención para su estudio.
• Sistema cerrado: Es aquel sistema en el cual no existe transferencia de
materia a través de la frontera. Se pueden intercambiar diferentes formas de
energía.

12. Volumen de control.
• Volumen de control : es un sistema definido cuando esta involucrado un flujo
de masa durante su estudio.
• Sistema abierto: Es aquel que intercambia materia a través de las fronteras.
• Sistema aislado: Es aquel que no percibe influencias del alrededor. Ni el
calor ni el trabajo cruzan las fronteras del sistema.

13. SISTEMAS DE ACUERDO AL INTERCAMBIO DE MATERIA Y
TRANSFERENCIA DE ENERGÍA
Sistema
Abierto
Sistema
cerrado
Sistema
Aislado
Masa
Ingresa
Energía
Energía
Frutos…
Agua, salesminerales
CO2
O2

14. TIPOS DE
SISTEMAS
Ahora analicemos y discutamos…

15. Leyes de la termodinámica
Tercera ley de la termodinámica (1923,Lewis y Randall).
La entropía de las sustancias cristalinas perfectas se considera
nula (cero) a la temperatura del cero absoluto.
Segunda ley de la termodinámica (1824, Clausius, Kelvin y
Planck):
Establece que la entropía total del universo siempre crece.
Determina la espontaneidad de los procesos.

16. Propiedad termodinámica
• Propiedad termodinámica: es una variable que cuantifica la situación de un sistema. Esta depende
del estado del sistema y es independiente de la trayectoria (esto es, de sus antecedentes) por la
cual haya llegado a dicho estado.
Podemos clasificarlas en: intensivas y Extensivas.
• Propiedades intensivas: Aquellas que NO dependen de la masa del sistema. (Ejemplo : presión (P),
Temperatura (T), densidad (ρ).
• Propiedades extensivas: Aquellas que dependen de la masa del sistema. . (Ejemplo : peso (F = m x
g), Volumen (V)
Propiedad intensiva = (propiedad extensiva / masa )
Volumen especifico= Volumen / masa

17. Estado.
• Estado: es la condición del sistema definida por sus propiedades
independientes.
VARIABLES DE ESTADO
Magnitudes que pueden variar a lo largo de un proceso (por ejemplo, en el
transcurso de una reacción química) . Ejemplos: Presión, Temperatura,
Volumen, Concentración.

18. FUNCIONES DE ESTADO
Tienen un valor único para cada estado del sistema. Su variación solo depende del
estado inicial y final y no del camino desarrollado.
SÍ son: Presión, temperatura, energía interna, entalpía.
NO son: calor, trabajo
Ejemplo:
Altura = función de estado
Solo depende del estado inicial y final

19. PROPIEDADES TERMODINÁMICAS: son las magnitudes que se
emplean para describir el estado de un sistema termodinámico.
Propiedades Termodinámicas
INTENSIVAS EXTENSIVAS
No dependen de la cantidad
de materia del sistema
Dependen de la cantidad
de materia del sistema
No son aditivas
- Temperatura
- Presión
- Densidad
Son aditivas
- Masa
- Volumen

20. Procesos.
• proceso: es la transformación de un estado a otro, siendo el camino del
proceso la serie de estados a través de los cuales pasa.
Proceso característica
Isotérmico Temperatura constante
Isobárico Presión constante
isocórico Volumen constante
Isentrópico Entropía constante
Adiabático Q = 0 , no existe transferencia de
calor.

21. CICLO.
• Ciclo: es un proceso que comienza y termina en un mismo estado.
Las propiedades varían durante el transcurso del ciclo. Pero al
volver al estado inicial todas las propiedades vuelven a tomar sus
valores originales.
• Equilibrio: es cuando en un sistema no ocurren cambios en sus
propiedades sin un estímulo externo.

22. FASE.
• Fase: cantidad homogénea y uniforme de materia.
• Sustancia de trabajo: es la materia a considerar dentro del
sistema en estudio. Las propiedades termodinámicas
dependen de su naturaleza y de las condiciones de
operación.

23. Sistema de unidades y factores de conversión.
Cuantificar y estandarizar mediciones
Sistemas de unidades.
1. Sistema internacional
2. Sistema ingles.
3. Sistemas de ingeniería.

24. Medidas.
• Dimensión: cantidad física factible de ser medida.
• Unidad: cantidad que se toma como una medida de una
dimensión.
• Magnitud: número obtenido como resultado de una
dimensión.

25. Sistema Internacional
(unidades básicas).
Dimensión Unidad Símbolo
masa kilogramo Kg
longitud metro m
tiempo segundo s
temperatura Kelvin K
Intensidad
luminosa
candela Cd
Intensidad de
corriente
amperio A
Cantidad de
materia
mol mol
ángulo plano radian rad
ángulo sólido esteradian sr

26. Sistema Internacional
(unidades derivadas).
Dimensión Unidad Símbolo Equivalencia
Fuerza Newton N Kg m/ s2
Energía Joule J Kg m2/s2
Potencia Vatio(watt) W Kg m2 /s3
Presión pascal Pa Kg/ms2

27. Prefijos
Prefijo Símbolo Factor
Tera T 1012
Giga G 109
mega M 106
kilo K 103
deci d 10-1
centi c 10-2
mili m 10-3
micro µ 10-6

28. Múltiplos de unidades del SI
Unidad Símbolo equivalencia
bar bar 105 Pa
tonelada t 103 Kg
litro L 10-3 m3
hectárea ha 104 m2

29. Sistema Ingles (unidades básicas).
Dimensión Unidad Símbolo
masa libra lb
longitud pie ft
tiempo segundo sec
temperatura fahrenheit oF
Múltiplos de unidades del Sistema ingles
Unidad Símbolo equivalencia
1 pie ft 12 in
1 yarda yd 3 ft
1 pie cubico ft3 1728 in3
1 British thermal
unit
BTU 252 cal
1 horse power hp 254,86 Btu/hr

30. Sistemas de ingeniería
Dimensión Sistema ingles de ingeniería
Unidad Símbolo
masa Libra masa lbm
longitud pie ft
tiempo segundo sec
temperatura farenheit oF
Fuerza Libra -fuerza lbf
Dimensión Sistema internacional de ingeniería
Unidad Símbolo
masa Kilogramo- masa kgm
longitud metro m
tiempo segundo s
temperatura Celsius oC
Fuerza kilogramo -fuerza Kgf

31. Sistemas de ingeniería.
• Kilogramo-fuerza: Fuerza ejercida por el campo
gravitacional de la tierra sobre la masa de un kilogramo.
F = m. a
1 Kgf = 1 Kg . 9,8 m/s2
¿¿¿¿ 1 = 9,8 m/s2 ????
inconsistentes

32. Constante gravitacional.
F = (m. a)/gC
gC = 9,80665 (Kgm . m)/ kgf . S2
gC = 32,17405 (lbm . ft)/ lbf . sec2