1. CLASE 1 ¿Qué es Termodinámica? Sistemas termodinámicos abiertos y cerrados Conservación masa Conservación de energía Principio de incremento de entropía TERMODINÁMICA BÁSICA Prof: Ingeniero Mauricio Godoy Seura Departamento de Ingeniería Mecánica

2. ¿Qué es Termodinámica? Termodinámica es una Una construcción de la definición de termodinámica es: Ciencia que estudia esencialmente los sistemas con sus intercambios de Masa, Energía y Entropía Porque ciencia ? Por el Método ¿cómo se definen los sistemas ? Intercambio de propiedades con otros sistemas o con el medio que los rodea Porque estudia principalmente estas “propiedades”?

3. EL MÉTODO CIENTÍFICO ¿ Ciencia? Una disciplina es ciencia, no por el objeto de estudio sino por el método que emplea http://es.wikipedia.org/wiki/Aplicacion_del_metodo_cientifico

4. Sistema es una porción del universo u objeto de estudio. Un sistema es una región restringida, no necesariamente de volumen constante, ni fija en el espacio, en donde se puede estudiar la transferencia y transmisión de masa, energía y entropía. Todo sistema queda limitado por un contorn o, parede s, fronteras o límites del sistem a, que pueden ser reales o imaginarios. También se llaman superficie de contro l. El medio rodeante o entorno es la parte del universo próxima al sistema y que se ve afectada en alguna medida por los procesos de intercambio que ocurren en el sistema. SISTEMA TERMODINÁMICO Ver animación sistema abierto Ver animación sistema cerrado

5. En función de los límites, un sistema puede ser: Cerrado : es una región de masa constante; a través de sus límites se permite la transferencia de energía y entropía. Se denomina masa de contro l. Abierto : en un sistema abierto es posible la transferencia de masa, de energía y entropía a través de sus límites; la masa contenida en él no es necesariamente constante. El volumen asociado a este sistema se denomina volumen de contro l; La superficie limitante o frontera, se llama superficie de contro l. TIPOS DE SISTEMAS

6. ¿Por que estudia principalmente las propiedades de masa, energía y entropía? Porque el comportamiento de estas propiedades están regidas por “leyes naturales” ... Validadas por el Método Científico Que leyes rigen el comportamiento de estas propiedades ? Masa Conservación de la masa “ La masa (materia) no se crea ni se destruye solo se transforma” Energía Conservación de energía (1ra ley) “ La energía no se crea ni se destruye solo se transforma” Entropía Principio de incremento de entropía “ La entropía se crea”

8. Principio de conservación de la masa:  t (instante de tiempo) Si un sistema tiene una masa inicial mi=100kg y durante un proceso (ocurrido en un instante de tiempo  t ), se determina que entraron me=30kg al sistema. Finalmente se determina que el sistema, una vez terminado el proceso, queda con una masa final de mf=70kg. ¿cuánta masa ms salió del sistema? La respuesta ...casi intuitiva ... Es que ms=60kg El proceso de cálculo fue: ms= mi-mf+me ms= 100 – 70 + 30 ó (mf-mi)+ms-me=0 Esto es conservación de materia mi = 100kg mf = 70kg me = 30kg ms = ?

9. Principio de conservación de la energía o primera ley de la termodinámica:  t (instante de tiempo) Si un sistema tiene una Energía inicial (contenida en su masa) Emi=100Mjoule y durante un proceso (ocurrido en un instante de tiempo  t ), se determina que entraron Eme=30Mjoule, transportado por la masa de entrada. Además por energía, no transportada por masa (calor y/o trabajo), entraron 55Mjoule y salieron 20Mjoule. Finalmente se determina que el sistema, una vez terminado el proceso, queda con una Energía final, contenida en su masa, de Emf =70Mjoule ¿cuánta masa ms salió del sistema? La respuesta ...casi intuitiva ... Es que Ems=95Mjoule El proceso de cálculo fue: Ems= Emi-Emf+Eme+Ee-Es Ems= 100 – 70 + 30+55-20 ó (Emf-Emi)+Ems-Eme=Ee-Es Esto es conservación de energía Ee= 55MJoule Energía entra no por masa ( Calor Q o Trabajo W ) Es= 20 MJoule Energía sale no por masa ( Calor Q o Trabajo W ) Emi = 100Mjoule Emf = 70MJoule Eme = 30Mjoule Ems = ?

10. Principio de incremento de entropía  t (instante de tiempo) Si un sistema tiene una Entropía inicial (contenida en su masa) Smi=50Mjoule/K y durante un proceso (ocurrido en un instante de tiempo  t ), se determina que entraron Sme=10Mjoule/K, transportado por la masa de entrada. La entropía que entró y salió, no transportada por masa sino sólo por calor, es de 10Mjoule/K y 5Mjoule/K respectivamente. Adicionalmente se observa que la generación de entropía del sistema es de +5Mjoule/K. Finalmente se determina que el sistema, una vez terminado el proceso, queda con una Entropía final, contenida en su masa, de Smf =30Mjoule/K ¿cuánta entropía Sms salió del sistema? La respuesta ...casi intuitiva ... Es que Sms=40Mjoule/K El proceso de cálculo fue: Sms= Smi-Smf+Sme+Se-Ss+ Sg Sms= 50 – 30 + 10+10-5+5 ó (Smf-Smi)+Sms-Sme=Se-Ss +Sg Esto es incremento o creación de entropía Se= 10MJoule/K Entropía entra no por masa ( solo por Calor Q) Ss= 5 Mjoule/K Entropía sale no por masa ( Solo por Calor Q) Sg=+5 Mjoule/K Smi = 50Mjoule/K Smf = 30MJoule/K Sme = 10Mjoule/K Sms = ?

11. Ejemplo incremento de entropía  t (instante de tiempo) Se= 10MJoule/K Entropía entra no por masa ( solo por Calor Q) Ss= 25 Mjoule/K Entropía sale no por masa ( Solo por Calor Q) Sg = ?? ¿ Determine cuanto vale Sg? ¿Es un problema posible o imposible? ¿Por qué? Smi = 50Mjoule/K Smf = 30MJoule/K Sme = 10Mjoule/K Sms= 20Mjoule/K ?