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Departamento de Ciencias de la
Ingeniería
Académica: Yayné Beltrán Guilarte
Email: yayne.beltran@ulagos.cl
2020
TEMAS A TRATAR
Introducción a la Termodinámica.
Conceptos básicos asociados a la Termodinámica.
Sistemas. Clasificación de los sistemas.
Propiedades de un sistema.
Procesos. Clasificación de los procesos.
CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES
¿Qué hacemos cuando decidimos viajar?
CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES
¿Qué es la TERMODINÁMICA?
Ciencia que estudia la energía, sus diferentes manifestaciones,
transformaciones y las propiedades de las sustancias asociadas a ella y a
procesos físicos y químicos.
Procesos físicos
Procesos químicos
CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES
TERMODINÁMICA: Ciencia que estudia la energía, sus diferentes manifestaciones, transformaciones y las
propiedades de las sustancias asociadas a ella y a procesos físicos y químicos.
Ejemplos de la vida cotidiana de los procesos
físico y químicos.
¿En estos ejemplos estará presente la termodinámica?
CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES
¿Por qué estudiar termodinámica?
Óptimo aprovechamiento de la
energía (económico y ambiental)
Interés
fin
Sirvan a la humanidad (electricidad,
calefacción, combustión, refrigeración)
Conocer las
leyes que rigen
su
transformación
Fundamentos de la
termodinámica: observación
experimental, "resumida" en
algunas leyes básicas conocidas
como Leyes de la Termodinámica:
la ley cero, equilibrio térmico
la 1ra ley, conservación de la energía
la 2da ley, basada en la entropía y
la 3ra ley, máquinas térmicas
CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES. APLICACIONES
Leyes de la Termodinámica ¿Cuándo y dónde se aplican?
En toda situación o proceso en que
hay transformaciones de una forma
de energía a otra
REALIZAR BALANCES DE MASA Y ENERGÍA EN OPERACIONES UNITARIAS, SEPARACIÓN DE
FASES Y TRANSFORMACIONES DE FLUIDOS.
DETERMINAR PROPIEDADES FÍSICAS QUE SON REQUERIDAS PARA LA REALIZACIÓN DE
ESTOS CÁLCULOS.
DETERMINAR CONDICIONES DE EQUILIBRIO (T, P, COMPOSICIÓN) EN LAS DIFERENTES
FASES.
CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES. APLICACIONES
Motores
Turbinas
Centrales de potencia
Centrales eléctricas
Sistemas de refrigeración
Sistemas de calefacción
Aplicaciones industriales
CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES. APLICACIONES
Aplicaciones industriales
Planta de poder: Energía Termosolar
CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES. APLICACIONES
Aplicaciones industriales
Planta de poder: Energía Nuclear
CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES. APLICACIONES
Aplicaciones industriales
Planta de poder: Fotovoltaica
CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES. APLICACIONES
Aplicaciones industriales
Planta de poder: Eólica
CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES
Aplicaciones vida cotidiana
CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES
Aplicaciones vida cotidiana
CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES
TERMODINÁMICA: Ciencia que estudia la energía, sus diferentes manifestaciones, transformaciones y
las propiedades de las sustancias asociadas a ella y a procesos físicos y químicos.
¿Qué es energía?:
Es la manifestación "última" de las
interacciones entre moléculas,
electrones y otros elementos
subatómicos; de sus
transformaciones, cambios,
degradación, etc.
CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES
 Energía asociada a la estructura del átomo y de las moléculas,
 energía química (combustible),
 energía eléctrica (condensador),
 energía de movimiento (cinética),
 energía de posición" (potencial).
 Además de otras formas de "energía de transferencia" como son el
Calor y Trabajo, dos conceptos de importancia en ingeniería.
¿Cuántas formas de energía existen?: Muchas
CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES
Calor y trabajo son dos formas de energía de transferencia; esto es
que existen solamente cuando se está transfiriendo energía. Así, un
cuerpo no puede tener calor ni puede tener trabajo.
¿Qué es Calor y qué es Trabajo?:
El calor es la forma de energía por la que un cuerpo
transfiere energía con otro cuerpo, transferencia
causada solo por diferencia de temperatura entre
dichos cuerpos.
El trabajo es la forma de energía por la
que un sistema transfiere energía a otro
cuerpo por la acción de una fuerza.
CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES
Aplicaciones Sistema termodinámicos
Sistema: cantidad de materia
o una región en el espacio
elegida para análisis
Toda intercambio entre el
sistema y los alrededores
implica algún tipo de
transferencia que se realiza a
través de la frontera
CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES
Sistema termodinámico:
– Región del espacio o cantidad de materia elegida
para su estudio
Pared o Frontera o límite del sistema:
– Real o imaginaria
– En reposo o en movimiento
Entorno o Ambiente:
– Región del espacio que queda fuera de la frontera
– Regíón en la cual se puede evaluar los cambios
SISTEMAS. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS
¿DE QUÉ FORMA EL SISTEMA PODRÁ INTERACTUAR CON LOS ALREDEDORES?
Sistema cerrado: intercambia energía
(calor y trabajo) pero no materia con los
alrededores (su masa permanece
constante).
SISTEMAS. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS
¿DE QUÉ FORMA EL SISTEMA PODRÁ INTERACTUAR CON LOS ALREDEDORES?
Sistema abierto: intercambia energía y
materia con los alrededores.
SISTEMAS. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS
¿DE QUÉ FORMA EL SISTEMA PODRÁ INTERACTUAR CON LOS ALREDEDORES?
Sistema aislado: no intercambia ni
materia ni energía con los alrededores.
SISTEMAS. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS
¿Qué ejemplos de sistemas conocemos e interactuamos a diario y como lo
clasificarían?.
SISTEMAS. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS
Sistema homogéneo: está constituido
por una sola fase, siendo esta última una
cantidad de masa de composición
química conocida y estructura física
totalmente homogénea.
SISTEMAS. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS
Sistema heterogéneo: es aquél que está
constituido por más de una fase, separadas por
límites.
SISTEMAS. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS
¿Qué sucede cuando dos sistemas están cerca? ¿Qué sucede al juntar dos o más
sistemas?
SE ALCANZAN UN ESTADO EL CUAL NO CAMBIA CON EL TIEMPO:
UN ESTADO DE EQUILIBRIO
Un estado de equilibrio: es aquel en que las propiedades
macroscópicas del sistema, temperatura, densidad composición química,
etc están bien definida y no varían.
 Equilibrio Mecánico (Presiones iguales)
 Equilibrio Térmico (Temperaturas iguales)
 Equilibrio Químico (Concentraciones iguales)
PROPIEDADES DE LOS SISTEMAS
Es una cantidad que puede ser medida en un sistema en EQUILIBRIO
Son las características o particularidades que permite los cambios
de la sustancia de trabajo, es decir, cambios de energía.
Propiedad extensiva: es una magnitud
cuyo valor es proporcional al tamaño del
sistema que describe. Esta magnitud
puede ser expresada como suma de las
magnitudes de un conjunto de
subsistemas que formen el sistema
original. Por ejemplo la masa y el
volumen son variables extensivas.
Propiedad intensiva: es aquella cuyo
valor no depende del tamaño ni la
cantidad de materia del sistema. Es
decir, tiene el mismo valor para un
sistema que para cada una de sus
partes consideradas como subsistemas
del mismo. La temperatura y la presión
son variables intensivas.
Propiedades específicas: Propiedades extensivas por unidad de masa.
ESTADO DE UN SISTEMA
Estado de un sistema: Condición definida por sus propiedades
Proceso
Proceso
Cualquier cambio que
experimente un sistema de un
estado en equilibrio a otro.
Camino o trayectoria
Serie de estados por los que
pasa el sistema durante el
proceso.
Ciclo
El sistema al final del proceso
regresa a su estado inicial.
ESTADO DE UN SISTEMA
CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS
Irreversible: es un proceso que no es
reversible. Los estados intermedios de la
transformación no son de equilibrio.
Independiente del camino o trayectoria, los PROCESOS se pueden clasificar:
Reversible: es un proceso que, una
vez que ha tenido lugar, puede ser
invertido (recorrido en sentido
contrario) sin causar cambios ni en el
sistema ni en sus alrededores
¿QUÉ DEBO RECORDAR?
 La clasificación de los sistemas.
 Diferencia entre el calor y el trabajo.
 Identificar los tipos de equilibrio en un sistema.
 Identificar y reconocer las propiedades intensivas, extensivas y propiedades de
Estado.
 Identificar los procesos elementales en Termodinámica
Carrera de Ingeniería Civil
Eléctrica
Departamento de Gobierno y
Empresa
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  • 1. Departamento de Ciencias de la Ingeniería Académica: Yayné Beltrán Guilarte Email: yayne.beltran@ulagos.cl 2020
  • 2. TEMAS A TRATAR Introducción a la Termodinámica. Conceptos básicos asociados a la Termodinámica. Sistemas. Clasificación de los sistemas. Propiedades de un sistema. Procesos. Clasificación de los procesos.
  • 3. CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES ¿Qué hacemos cuando decidimos viajar?
  • 4. CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES ¿Qué es la TERMODINÁMICA? Ciencia que estudia la energía, sus diferentes manifestaciones, transformaciones y las propiedades de las sustancias asociadas a ella y a procesos físicos y químicos. Procesos físicos Procesos químicos
  • 5. CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES TERMODINÁMICA: Ciencia que estudia la energía, sus diferentes manifestaciones, transformaciones y las propiedades de las sustancias asociadas a ella y a procesos físicos y químicos. Ejemplos de la vida cotidiana de los procesos físico y químicos. ¿En estos ejemplos estará presente la termodinámica?
  • 6. CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES ¿Por qué estudiar termodinámica? Óptimo aprovechamiento de la energía (económico y ambiental) Interés fin Sirvan a la humanidad (electricidad, calefacción, combustión, refrigeración) Conocer las leyes que rigen su transformación Fundamentos de la termodinámica: observación experimental, "resumida" en algunas leyes básicas conocidas como Leyes de la Termodinámica: la ley cero, equilibrio térmico la 1ra ley, conservación de la energía la 2da ley, basada en la entropía y la 3ra ley, máquinas térmicas
  • 7. CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES. APLICACIONES Leyes de la Termodinámica ¿Cuándo y dónde se aplican? En toda situación o proceso en que hay transformaciones de una forma de energía a otra REALIZAR BALANCES DE MASA Y ENERGÍA EN OPERACIONES UNITARIAS, SEPARACIÓN DE FASES Y TRANSFORMACIONES DE FLUIDOS. DETERMINAR PROPIEDADES FÍSICAS QUE SON REQUERIDAS PARA LA REALIZACIÓN DE ESTOS CÁLCULOS. DETERMINAR CONDICIONES DE EQUILIBRIO (T, P, COMPOSICIÓN) EN LAS DIFERENTES FASES.
  • 8. CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES. APLICACIONES Motores Turbinas Centrales de potencia Centrales eléctricas Sistemas de refrigeración Sistemas de calefacción Aplicaciones industriales
  • 9. CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES. APLICACIONES Aplicaciones industriales Planta de poder: Energía Termosolar
  • 10. CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES. APLICACIONES Aplicaciones industriales Planta de poder: Energía Nuclear
  • 11. CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES. APLICACIONES Aplicaciones industriales Planta de poder: Fotovoltaica
  • 12. CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES. APLICACIONES Aplicaciones industriales Planta de poder: Eólica
  • 13. CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES Aplicaciones vida cotidiana
  • 14. CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES Aplicaciones vida cotidiana
  • 15. CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES TERMODINÁMICA: Ciencia que estudia la energía, sus diferentes manifestaciones, transformaciones y las propiedades de las sustancias asociadas a ella y a procesos físicos y químicos. ¿Qué es energía?: Es la manifestación "última" de las interacciones entre moléculas, electrones y otros elementos subatómicos; de sus transformaciones, cambios, degradación, etc.
  • 16. CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES  Energía asociada a la estructura del átomo y de las moléculas,  energía química (combustible),  energía eléctrica (condensador),  energía de movimiento (cinética),  energía de posición" (potencial).  Además de otras formas de "energía de transferencia" como son el Calor y Trabajo, dos conceptos de importancia en ingeniería. ¿Cuántas formas de energía existen?: Muchas
  • 17. CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES Calor y trabajo son dos formas de energía de transferencia; esto es que existen solamente cuando se está transfiriendo energía. Así, un cuerpo no puede tener calor ni puede tener trabajo. ¿Qué es Calor y qué es Trabajo?: El calor es la forma de energía por la que un cuerpo transfiere energía con otro cuerpo, transferencia causada solo por diferencia de temperatura entre dichos cuerpos. El trabajo es la forma de energía por la que un sistema transfiere energía a otro cuerpo por la acción de una fuerza.
  • 18. CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES Aplicaciones Sistema termodinámicos Sistema: cantidad de materia o una región en el espacio elegida para análisis Toda intercambio entre el sistema y los alrededores implica algún tipo de transferencia que se realiza a través de la frontera
  • 19. CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES Sistema termodinámico: – Región del espacio o cantidad de materia elegida para su estudio Pared o Frontera o límite del sistema: – Real o imaginaria – En reposo o en movimiento Entorno o Ambiente: – Región del espacio que queda fuera de la frontera – Regíón en la cual se puede evaluar los cambios
  • 20. SISTEMAS. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS ¿DE QUÉ FORMA EL SISTEMA PODRÁ INTERACTUAR CON LOS ALREDEDORES? Sistema cerrado: intercambia energía (calor y trabajo) pero no materia con los alrededores (su masa permanece constante).
  • 21. SISTEMAS. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS ¿DE QUÉ FORMA EL SISTEMA PODRÁ INTERACTUAR CON LOS ALREDEDORES? Sistema abierto: intercambia energía y materia con los alrededores.
  • 22. SISTEMAS. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS ¿DE QUÉ FORMA EL SISTEMA PODRÁ INTERACTUAR CON LOS ALREDEDORES? Sistema aislado: no intercambia ni materia ni energía con los alrededores.
  • 23. SISTEMAS. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS ¿Qué ejemplos de sistemas conocemos e interactuamos a diario y como lo clasificarían?.
  • 24. SISTEMAS. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS Sistema homogéneo: está constituido por una sola fase, siendo esta última una cantidad de masa de composición química conocida y estructura física totalmente homogénea.
  • 25. SISTEMAS. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS Sistema heterogéneo: es aquél que está constituido por más de una fase, separadas por límites.
  • 26. SISTEMAS. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS ¿Qué sucede cuando dos sistemas están cerca? ¿Qué sucede al juntar dos o más sistemas? SE ALCANZAN UN ESTADO EL CUAL NO CAMBIA CON EL TIEMPO: UN ESTADO DE EQUILIBRIO Un estado de equilibrio: es aquel en que las propiedades macroscópicas del sistema, temperatura, densidad composición química, etc están bien definida y no varían.  Equilibrio Mecánico (Presiones iguales)  Equilibrio Térmico (Temperaturas iguales)  Equilibrio Químico (Concentraciones iguales)
  • 27. PROPIEDADES DE LOS SISTEMAS Es una cantidad que puede ser medida en un sistema en EQUILIBRIO Son las características o particularidades que permite los cambios de la sustancia de trabajo, es decir, cambios de energía. Propiedad extensiva: es una magnitud cuyo valor es proporcional al tamaño del sistema que describe. Esta magnitud puede ser expresada como suma de las magnitudes de un conjunto de subsistemas que formen el sistema original. Por ejemplo la masa y el volumen son variables extensivas. Propiedad intensiva: es aquella cuyo valor no depende del tamaño ni la cantidad de materia del sistema. Es decir, tiene el mismo valor para un sistema que para cada una de sus partes consideradas como subsistemas del mismo. La temperatura y la presión son variables intensivas. Propiedades específicas: Propiedades extensivas por unidad de masa.
  • 28. ESTADO DE UN SISTEMA Estado de un sistema: Condición definida por sus propiedades Proceso Proceso Cualquier cambio que experimente un sistema de un estado en equilibrio a otro. Camino o trayectoria Serie de estados por los que pasa el sistema durante el proceso. Ciclo El sistema al final del proceso regresa a su estado inicial.
  • 29. ESTADO DE UN SISTEMA
  • 30. CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS Irreversible: es un proceso que no es reversible. Los estados intermedios de la transformación no son de equilibrio. Independiente del camino o trayectoria, los PROCESOS se pueden clasificar: Reversible: es un proceso que, una vez que ha tenido lugar, puede ser invertido (recorrido en sentido contrario) sin causar cambios ni en el sistema ni en sus alrededores
  • 31. ¿QUÉ DEBO RECORDAR?  La clasificación de los sistemas.  Diferencia entre el calor y el trabajo.  Identificar los tipos de equilibrio en un sistema.  Identificar y reconocer las propiedades intensivas, extensivas y propiedades de Estado.  Identificar los procesos elementales en Termodinámica
  • 32. Carrera de Ingeniería Civil Eléctrica Departamento de Gobierno y Empresa Académica: Yayné Beltrán Guilarte Email: yayne.beltran@ulagos.cl 1mer Semestre - 2020