Principios de la Termodinamica

1. TERMODINÁMICA TÉCNICA
TECNICATURA UNIVERSITARIA INDUSTRIAL ELECTROMECÁNICA
UNIDAD I
INTRODUCCIÓN
FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SALTA
Andrés Emanuel Díaz
andresmadara86@gmail.com

2. CONTENIDOS
1. Termodinámica
2. Sistema termodinámico
3. Propiedades termodinámicas
4. Procesos termodinámicos
5. Sistema de unidades
6. Temperatura
7. Presión
8. Sustancia Pura
9. Gases
10. Balance de materia

3. 1. Termodinámica
• Del griego therme (calor) y dynamics (fuerza)
• Una de las más importantes y fundamentales leyes de la naturaleza es el principio de conservación de la
energía.

4. 1. Termodinámica
• Aplicaciones Cotidianas
• Aplicaciones Técnicas
− Motores
− Turbinas
− Compresores
− Bombas
− Sistemas de combustión
− Sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado
− Refrigeración de equipos electrónicos
− Sistemas de energías alternativas
− Y Otras

5. 2. Sistema termodinámico
• Sistema: Parte del universo cuyas modificaciones e interacciones con el resto de la misma nos interesa
estudiar
• Entorno: es el resto del universo que no pertenece al sistema.
• Frontera: Es el límite entre el sistema y el entorno. Puede estar en reposo o en movimiento.
Conjunto de cilindro y pistón

6. 2. Sistema termodinámico
• Sistema: Parte del universo cuyas modificaciones e interacciones con el resto de la misma nos interesa
estudiar
• Entorno: es el resto del universo que no pertenece al sistema.
• Frontera: Es el límite entre el sistema y el entorno. Puede estar en reposo o en movimiento.
Planta de vapor en un sistema cerrado.

7. 2. Sistema termodinámico
Tipos de sistemas
• Sistema cerrado
− No intercambia materia con el entorno
− Puede intercambiar energía
− El volumen no necesariamente es fijo

8. 2. Sistema termodinámico
Tipos de sistemas
• Sistema abierto
− Intercambia materia con el entorno
− Puede intercambiar energía
− Generalmente encierra un dispositivo que comprende un flujo másico

9. 2. Sistema termodinámico
Tipos de sistemas
• Sistema aislado
− No intercambia materia con el entorno
− No intercambia energía con el entorno.

10. 3. Propiedades termodinámicas
• Son características macroscópicas del sistema a las que se puede asignar valores numéricos en
un instante dado sin conocimiento previo de la historia del sistema.
• Propiedades: T, P, V, masa, velocidad, energía interna, entalpía y otras…..
• Se clasifican en intensivas o extensivas
− Intensivas: son independientes del tamaño del sistema y no son aditivas
− Extensivas: Dependen del tamaño del sistema, son aditivas y se pueden realizar balances.
Entalpía
Volumen
Masa
Longitud
Número de moléculas
Inercia
Capacidad calorífica
Temperatura
Punto de ebullición
Densidad
Viscosidad
Calor específico
Entalpía específica

11. 3. Propiedades termodinámicas
• Son características macroscópicas del sistema a las que se puede asignar valores numéricos en
un instante dado sin conocimiento previo de la historia del sistema.
• Propiedades: T, P, V, masa, velocidad, energía interna, entalpía y otras…..
• Se clasifican en intensivas o extensivas.
− Intensivas: son independientes del tamaño del sistema y no son aditivas
− Extensivas: Dependen del tamaño del sistema, son aditivas y se pueden realizar balances.
• Deben definirse en un instante en particular.
• ESTADO DEL SISTEMA se define con solo dos propiedades termodinámicas independientes.
Gas Líquido en ebullición
Presión
Temperatura
Presión o Temperatura
Otra variable

12. 4. Procesos Termodinámicos
• Se puede definir con las propiedades termodinámicas del fluido en el sistema en condiciones de
equilibrio.
EQUILIBRIO TERMODINÁMICO
Equilibrio Mecánico
CONDICIÓN ESTABLE
Equilibrio Térmico Equilibrio químico

13. 4. Procesos Termodinámicos
• Se puede definir con las propiedades termodinámicas del fluido en el sistema en condiciones de
equilibrio.
EQUILIBRIO TERMODINÁMICO
Equilibrio Mecánico
CONDICIÓN ESTABLE
Equilibrio Térmico Equilibrio químico
43ºC
57ºC
40ºC
60ºC
50ºC
50ºC
50ºC
50ºC

14. 4. Procesos Termodinámicos
• Cualquier cambio en un sistema cuando el fluido del sistema pasa de un estado de
equilibrio a un nuevo estado de equilibrio.
Proceso de Expansión

15. 4. Procesos Termodinámicos
• Cualquier cambio en un sistema cuando el fluido del sistema pasa de un estado de
equilibrio a un nuevo estado de equilibrio.
Proceso de Expansión ¿Cómo debe ser el proceso?
1
2

16. 4. Procesos Termodinámicos
• Cualquier cambio en un sistema cuando el fluido del sistema pasa de un estado de
equilibrio a un nuevo estado de equilibrio.
Proceso de Expansión ¿Cómo debe ser el proceso?
1
2

17. 4. Procesos Termodinámicos
• REVERSIBILIDAD
Cuando el proceso se invierte de manera que el fluido logre el estado original el proceso es
reversible.
Proceso de Expansión
- Compresión
Reversible
1→2 Expansión sin fricción
2→1 Compresión sin fricción
Irreversible
1→2f Expansión con fricción
2f→1f Compresión con fricción

18. 4. Procesos Termodinámicos
• CICLO
Serie de procesos termodinámicos tales que, al finalizar el mismo el sistema regresa a su estado
inicial.
Ciclo de una planta de vapor
1
2
3
4

19. 5. Sistema de unidades
• Cualquier cantidad física se caracteriza por sus dimensiones, y las magnitudes arbitrarias
asignadas a las dimensiones se llaman unidades.
• Necesarias para definir las propiedades del sistema.
• Dimensiones básicas:
− Masa (kg)
− Longitud (m)
− Tiempo (s)
− Temperatura (K)
− Corriente eléctrica (A)
− Cantidad luminosa (c)
− Cantidad de materia (mol)

20. 5. Sistema de unidades
• Cualquier cantidad física se caracteriza por sus dimensiones, y las magnitudes arbitrarias
asignadas a las dimensiones se llaman unidades.
• Necesarias para definir las propiedades del sistema.
• Dimensiones derivadas:
− Velocidad (m/s)
− Volumen específico (m3/kg)
− Fuerza (kg*m/s2 =N)
− Trabajo (N*m = J)
− Potencia (J/s = W)

21. 6. Temperatura
• No es fácil definirla con exactitud.
• Es una medida de lo caliente o lo frio.
• Algunas propiedades de los materiales cambian con la temperatura.
Escalas de temperatura:
LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA: Si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico
con un tercer cuerpo, están en equilibrio térmico entre sí.
• Escala Celsius
• Escala Kelvin
• Escala Farenheit
• Escala Rankine

22. 6. Temperatura
• Escala y conversiones
T(K) = T(ºC) +273
T(R) = T(ºF) +460
∆T(K) = ∆T(ºC)
∆T(R) = ∆T(ºF)

23. 7. Presión
• Fuerza normal que ejerce un fluido por unidad de área
• Se emplea para gases y líquidos.
• Unidad:
N
m2 = Pa (pascal)

24. 7. Presión
• Tipos de presión:
− Presión absoluta: Presión medida respecto al vacío absoluto. Es la presión real en una determinada
posición.
− Presión manométrica: Presión por encima de la presión atmosférica.
− Presión de vacío: Presión por debajo de la presión atmosférica.
Pmanómetrica = Pabs − Patm
Pvacío = Patm − Pabs

25. 7. Presión
• La presión de un fluido aumenta con la profundidad debido a que una mayor cantidad de este
descansa sobre las capas más profundas.
En un recipiente lleno de gas, la variación
de presión con la altura es despreciable
En los líquidos, la presión se incrementa
de forma lineal con la profundidad.
P2 − P1 = ρ ∗ g ∗ h

26. 7. Presión
• La presión de un fluido aumenta con la profundidad debido a que una mayor cantidad de este
descansa sobre las capas más profundas.
P2 − P1 = ρ ∗ g ∗ h

27. 7. Presión
• La presión de un fluido aumenta con la profundidad debido a que una mayor cantidad de este
descansa sobre las capas más profundas.
P2 − P1 = ρ ∗ g ∗ h
P − Patm = ρ ∗ g ∗ h = 𝑃𝑚𝑎𝑛𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎

28. 7. Presión
• La presión en un fluido en reposo no depende de la forma o sección transversal del recipiente.
• Cambia con la distancia vertical, pero permanece constante en otras direcciones.