Termodinamica resumen tema_1

MÓDULO 1.
TERMODINÁMICA
Tema 1. Introducción y conceptos
básicos
Curso de acceso al Grado en
Ingeniería en Electrónica y Automática Industrial
TERMODINÁMICA

Índice
Introducción
Qué estudia la termodinámica.
Magnitudes y sistemas de unidades.
Conceptos básicos
Peso, masa, volumen, densidad, volumen específico y presión.
Sistema, estado, equilibrio, proceso y ciclo.
Temperatura y escalas de temperatura.
Fenómenos de frontera: calor y trabajo.
TERMODINÁMICA | Tema 1. Introducción y conceptos básicos
Leyes de la termodinámica
Temperatura y ley cero de la termodinámica.
Primer principio de la termodinámica.
Segundo principio de la termodinámica.
Tercer principio de la termodinámica.

Introducción
Tras el estudio de este capítulo, el alumno/a debe
familiarizarse con las diferentes magnitudes, unidades y sus
cambios, que se utilizan a lo largo de la asignatura para la
resolución de distintos problemas termodinámicos.
Introducción
Qué estudia la termodinámica.
Magnitudes y sistemas de unidades.

Qué estudia la termodinámica

Magnitudes y sistemas de unidades
• Magnitud (física y química) es la propiedad de un objeto o de un
fenómeno físico o químico susceptible de tomar diferentes valores
numéricos. Por ejemplo, sea una tabla de 2 metros de largo. A esta medida se le
llama magnitud física. En este caso es una longitud y consta de dos partes:
• Unidad es la cantidad elegida para medir por comparación todas las
de su especie. Las leyes de la Física y la Química expresan relaciones entre
magnitudes, como, por ejemplo, longitud, tiempo, fuerza, temperatura o cantidad de
sustancia, y la medida de una magnitud como éstas exige compararla con cierto
valor unidad de la misma.
Magnitud
(número)
Magnitud
(número) UnidadUnidad
2 m

El Sistema Internacional de Unidades (SI) consta de siete unidades básicas.
Son las unidades utilizadas para expresar las magnitudes básicas definidas
como básicas, a partir de las cuales se definen las demás.
El Sistema Internacional de Unidades
(SI)

El Sistema Internacional de Unidades.
Prefijos multiplicadores

El alfabeto griego
Se introduce a continuación un alfabeto griego completo debido al
uso extensivo que se hace de sus letras (tanto mayúsculas como
minúsculas), en todo el desarrollo teórico y práctico de esta
asignatura.

Conceptos básicos
El objetivo de este capítulo es:
Repasar y definir las propiedades termodinámicas
más importantes.
Explicar los conceptos de sistema, estado,
equilibrio, proceso y ciclo.
Aprender las diferencias y similitudes entre el calor
y el trabajo como fenómenos de frontera.
Conceptos básicos
Peso, masa, volumen, densidad, peso específico y
presión.
Sistema, estado, equilibrio, proceso y ciclo.
Temperatura y escalas de temperatura.
Fenómenos de frontera: calor y trabajo.

Peso, masa, volumen, densidad,
peso específico y presión
El peso es una fuerza: la fuerza gravitacional aplicada a un cuerpo y su
magnitud se determina a partir de la segunda ley de Newton.
P = Peso = m.g (N)
Donde m es la masa del cuerpo y g es la aceleración gravitacional local (g es
9,807 m/s2 al nivel del mar y latitud 45º).
La densidad se define como la masa por unidad de volumen:
Algunas veces la densidad de una sustancia se da como relativa a la
densidad de una sustancia bien conocida; se llama gravedad específica o
densidad relativa y se define como el cociente de la densidad de una
sustancia entre la densidad de alguna sustancia estándar a una temperatura
especificada (normalmente agua a 4ºC, para la que ρH2O = 1000 kg/m3). Es
decir:
( )3
m kgρ =
mV
( )
2
r
H O
ρ
ρ = adimensional
ρ

La presión se define como fuerza por unidad de superficie. Referida a fluidos se
define como una fuerza normal que ejerce un fluido por unidad de área. Se habla de
presión sólo cuando se trata de gas o líquido (fluidos), mientras que la contraparte de la
presión en los sólidos es el esfuerzo normal.
Las relaciones entre estas presiones se dan a continuación:
Peso, masa, volumen, densidad,
peso específico y presión
PMANOMÉTRICA = PABSOLUTA – PATMOSFÉRICA
PVACÍO = PATMOSFÉRICA - PABSOLUTA
La presión real en una determinada posición se denomina presión absoluta y se mide
respecto al vacío absoluto (es decir, presión cero absoluta).
Sin embargo la mayor parte de los dispositivos para medir la presión se calibran a cero
en la atmósfera, por lo que indican la diferencia entre la presión absoluta y la
atmosférica local; esta diferencia es la presión manométrica.
Las presiones por debajo de la atmosférica se conocen como presiones de vacío

Sistema, estado, equilibrio,
proceso y ciclo
Un sistema se define como una cantidad de materia
o una región en el espacio elegido para análisis.
También puede definirse como la parte del universo
escogida para experimentación.
Existen distintos tipos de sistemas termodinámicos:
Cerrados
Consta de una cantidad fija de masa y ninguna otra
puede cruzar su frontera.
Abiertos o volúmenes de control
Es una región elegida apropiadamente en el
espacio. Generalmente encierra un dispositivo que
tiene que ver con flujo másico, como un compresor,
turbina o tobera. Tanto la masa como la energía
pueden cruzar la frontera de un volumen de control.
ALREDEDORES
SISTEMA
FRONTERA
SISTEMA
CERRADO
m = cte
SI

Sistema, estado, equilibrio,
proceso y ciclo
Cualquier cambio de un estado de equilibrio a otro
experimentado por un sistema es un proceso y la
serie de estados por los que pasa un sistema durante
este proceso es una trayectoria del proceso.
Procesos cuasiestáticos o de cuasiequilibrio
Son procesos que se desarrollan de tal manera que
todo el tiempo el sistema permanece
infinitesimalmente cerca de un estado de equilibrio.
Procesos estacionarios y transitorios
- Un proceso en flujo estable significa que no
experimenta cambios con el tiempo en sus
propiedades; también se denomina proceso en
régimen permanente o estacionario.
- Un proceso en régimen inestable o transitorio
(no estacionario) experimenta cambios con el
tiempo en sus propiedades y son procesos que en
la práctica de la ingeniería suelen corresponderse
con arranque y parada de máquinas o llenado y
vaciado de depósitos.
Propiedad A
Propiedad B
Estado 1
Estado 2
Trayectoria de
proceso
Masa
saliente
Masa
saliente
Masa
entrante
Masa
entrante
VOLUMEN
DE
CONTROL
VOLUMEN
DE
CONTROL

Fenómenos de frontera:
Calor y trabajo (I)

Fenómenos de frontera:
Calor y trabajo (y II)

El objetivo de este capítulo es:
Repasar y aclarar las cuatro leyes termodinámicas
en forma teórica.
Explicar algunos ejemplos de cada una de ellas.
Aprender las diferencias entre cada uno de los
principios de la termodinámica.
Temperatura y ley cero de la termodinámica.
Primer principio de la termodinámica.
Segundo principio de la termodinámica.
Tercer principio de la termodinámica.

Ley cero de la termodinámica

Primer principio de la termodinámica

Segundo principio de la termodinámica

Tercer principio de la termodinámica

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