Termodinámica

1. Conceptos básicos de
Termodinámica

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

3. 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.

4. Ley cero de la termodinámica (1925, Fahrenheit
(1736)): Establece el equilibrio térmico, permite
garantizar la reproducibilidad de las mediciones de
temperatura.
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

5. 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

6. 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.
Leyes de la termodinámica
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.

7. 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

8. Sistema termodinámico

9. •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.

10. 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.

11. 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.

12. 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

13. Estado.
• Estado: es la condición del sistema definida
por sus propiedades independientes.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

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

18. 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.

19. 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

20. 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

21. 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

22. 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

23. 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

24. 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

25. 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

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