Este documento presenta conceptos fundamentales de termodinámica como sistemas termodinámicos, tipos de sistemas (abiertos, cerrados, aislados), equilibrio termodinámico, temperatura, gases ideales y su ecuación de estado. Explica variables termodinámicas como extensivas e intensivas y su relación con las propiedades del sistema.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
CURSO: TERMODINÁMICA DE MATERIALES
DOCENTE: Ing. Dionicio Otiniano Méndez
dionicioo@hotmail.com
TEMA: CONCEPTOS FUNDAMENTALES
DE TERMODINÁMICA
22 – 08 - 2012
ESCUELA DE INGENIERÍA DE
MATERILAES
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2. 2
 Reconocer los tipos de esfuerzos que se dan en las estructuras,
cuando son sometidas a cargas externas.
 Determinar el límite de proporcionalidad, límite de elástico,
resistencia a la fluencia, resistencia a la tracción en una curva
esfuerzo – deformación.
 Identificar la zona elástica, fluencia, endurecimiento y estricción
en una curva esfuerzo – deformación.
Analizar el comportamiento de la curva esfuerzo deformación.
OBJETIVOS:

3. 3
Ejemplos:
DEFINICIONES BÁSICAS PARA DESCRIBIR LOS SISTEMAS TERMODINÁMICOS
Fig. 03. Pistón móvil de un motor
1. SISTEMA TERMODINÁMICO
Región restringida, no necesariamente de volumen constante o fija en el espacio,
en donde se puede estudiar la transferencia y transmisión de masa y energía.
Fig. 02. Celda electroquímicaFig. 01. Colorímetro
2. MEDIO
Es el resto del universo que lo rodea.

4. USEU
Sistema: Parte del universo que es objeto de estudio.
Entorno, alrededores, medio ambiente: Resto del universo

5. 5
SISTEMA
S
ABIERTOS
AISLADOS
CERRADOS

6. Cerrado
Materia
Energía
Aislado
Puede
intercambiar
6
Materia
Energía
Abierto
Tipos de sistemas
Materia
Energía
Sistema aislado: No permite intercambio de materia ni energía.
Sistema cerrado: No permite intercambio de materia, pero sí de energía.
Sistema abierto: Permite intercambio de materia y energía.

7. LÍMITE.- Es la interfaz entre el sistema y el medio que lo rodea,
dan la distinción entre sistemas abiertos, cerrados y aislados.
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1. Consideremos los océanos de la tierra como un sistema
¿Cuáles son los límites?
2. Consideremos una taza de café como un sistema ¿Cuáles son
los límites?

8. ¿Qué separa al sistema de los alrededores?
Paredes
Rígida
Móvil
Adiabática
Diatérmicas
Permeable
Impermeable
Semipermeable
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9. PAREDES:
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Adiabáticos: no pueden ser atravesados por el calor.
Diatérmicos: permiten la transferencia de calor.
Rígidos: no permiten el cambio de volumen.
Permeables: permiten el paso de cualquier sustancia.
Semipermeables: permiten el paso de determinadas sustancias.
Móvil: permite que el sistema se mueva.

10. Sistema Cerrado
Pared
diatérmica
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Paredes rígidas

11. Pared permeable
Pared semipermeable
Pared impermeable
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12. 60ºC 40ºC
60ºC 40ºC 60ºC 40ºC
Pared adiabática
50ºC 50ºC
Pared diatérmica
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13. Equilibrio termodinámico
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Ocurre cuando las propiedades del sistema - presión, temperatura,
volumen y concentración no cambian con el tiempo y si tiene el
mismo valor en todas las partes del sistema y del medio.
En una burbuja de jabón ¿qué variable termodinámica
está en equilibrio y cual no?

14. Equilibrio termodinámico
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a) Dos sistemas separados con paredes rígidas y la
misma densidad molar tienen diferente
temperatura.
b) Sistema con paredes adiabáticas. Debido a
que P1 es diferente de P2, los sistemas no están en
equilibrio térmico y por tanto tienen temperaturas
diferentes.
c) Sistema con paredes diatérmicas. Debido a
que P1 es igual que P2, los sistemas están en
equilibrio térmico y por tanto tienen igual
temperatura.
Pi / Ti = Pf / Tf
Siempre que n y V
permanezcan constantes

15. Ley cero de la termodinámica
Si los objetos A y B por separado están en equilibrio térmico
con un tercer objeto, C, entonces A y B están en equilibrio
térmico entre sí si se ponen en contacto térmico.
A B
C

16. Termómetros
Un termómetro es un dispositivo que mide la temperatura
de un sistema térmico, en forma cuantitativa
Termómetro Propiedad física que se mide Comentarios
Gas ideal Presión y volumen del gas
Bulbo de Hg Expansión y contracción del fluido Bueno, cuando el fluido
no cambia de
fase
Banda bimetálica Diferencia de expansión en dos Se usa con
sólidos termostatos
Resistencia Resistencia eléctrica
Termopar Voltaje entre dos metales Es el termómetro más
usado en la
industria
Paramagnético Propiedades magnéticas de la Útil a temperaturas ultra
materia finas.
Pirómetro óptico Color de la luz emitida Útil a altas temperaturas.

17. Definición de temperatura
El producto de la presión por el volumen, dividido entre la
masa de gas en el recipiente, aumenta o disminuye, según si el
recipiente térmico en contacto con el primer recipiente está
más caliente o más frío, respectivamente.
Usaremos esta propiedad para definir la temperatura como una
constante de proporcionalidad multiplicada por el producto de
presión y volumen, dividido entre la masa.

18. Gases ideales
Los gases diluidos, o de baja
densidad, a los cuales llamamos
gases ideales, nos permiten así
definir una definición universal
de temperatura.
–200 –100 0 100 200 T(°C)
P
–273.15

19. Otras escalas de temperatura
La fórmula de conversión
entre la escala Celsius y la
Kelvin:
tc = tK – 273.15
La fórmula de conversión
entre Kelvin y Fahrenheit:
67.4595
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 KF tt 0°C
100°C
50°C
273.15K
373.15K
323.15K
32°F
212°F
122°F

20. Tarea
¿Es posible que dos objetos estén en equilibrio térmico si no
están en contacto mutuo? Explique.
¿A que temperatura la escala celsius la Farenheit coinciden?

21. ECUACIÓN DE ESTADO
 ECUACIÓN QUE RELACIONA LAS
VARIABLES DE ESTADO
PV = n R T
VARIABLES DE ESTADO: n PVT
 MAGNITUDES OBSERVABLES QUE
SIRVEN PARA DEFINIR EL ESTADO
DE UN SISTEMA

22. Los sistemas se presentan de diferentes formas  ESTADOS
caracterizados por VARIABLES termodinámicas
ExtensivasIntensivas
Tipos de variables
•No dependen de la cantidad
de materia del sistema
• Ej: T, P, r
• No son aditivas
•Dependen de la cantidad
de materia del sistema
•Ej: m, V
• Son aditivas
Variable = Propiedad Termodinámica = Función de Estado
No dependen de la historia
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23. Gracias
por su
atención23