Termodinámica - Unidad 1

Termodinámica - Unidad 1

• Evaluaciones:
  • Primer Parcial: 10 puntos de teoría y 20 puntos de problemas (Unidades 1, 2, 3 y 4)
  • Segundo Parcial: 10 puntos de teoría y 20 puntos de problemas (Unidades 5, 6, 7 y 8)
  • Examen final (global): 60 puntos de teoría y 30 puntos de problemas
  • Revisión de 214 parciales

Bibliografía

• Termodinámica de Sengel y Borgnakke (2012), McGraw Hill
• Introducción a la termodinámica en ingeniería química de Smith, Van Ness y Abbott (2007), McGraw Hill

Termodinámica

• Ciencia de la energía: Capacidad de realizar un cambio.
• Principio de conservación de la energía: Durante la interacción, la cantidad de energía puede cambiar de una forma a otra, pero la energía total permanece constante. No se crea ni se destruye, se transforma. ΔE = E inicial - E final
• Primera ley de la termodinámica: Expresa el principio de conservación de la energía. La energía es una propiedad termodinámica.
• Segunda ley de la termodinámica: La energía tiene propiedades fundamentales (cantidad y calidad). Los procesos reales ocurren hacia donde disminuye la calidad de la energía (aumento de entropía).

Sistemas Abiertos y Cerrados

• Sistema: Cantidad de materia o región en el espacio elegida para su análisis.
• Alrededores: Masa o región fuera del sistema.
• Frontera: Superficie real o imaginaria que separa al sistema de sus alrededores.
• Sistema cerrado (masa de control): Consta de una cantidad fija de masa. No hay flujo másico, pero sí flujo de energía (calor o trabajo).
• Sistema aislado: No hay intercambio de masa ni energía.
• Sistema abierto (volumen de control): Permite el flujo de masa y energía.

Propiedades de un Sistema

• Propiedades intensivas: Independientes de la cantidad de masa (Presión, temperatura, viscosidad, densidad, peso específico, etc.)
• Propiedades extensivas: Dependen de la cantidad de masa (Masa, volumen, energía, entalpía, entropía, etc.)

Densidad y Densidad Relativa

• Densidad (ρ): Masa por unidad de volumen (m/v)
• Volumen específico: Volumen por unidad de masa (v=1/ρ)
• Densidad relativa (DR) o gravedad específica: Cociente de la densidad de una sustancia a la densidad de una sustancia de referencia (generalmente agua a 4°C)

Estado Termodinámico y Equilibrio

• Estado de un sistema: Características de un sistema cuando sus propiedades toman valores fijos.
• Estados de equilibrio:
  • Equilibrio: Estado de balance. No hay tendencias a cambios espontáneos.
  • Tipos de equilibrio: Térmico (Temperatura homogénea), mecánico (Presión homogénea), de fase (Composiciones constantes de fases), químico (Composición constante de especies químicas).
  • Fuerzas impulsoras: Causas de cambio de estado (variaciones de temperatura, presión, composición).
• Equilibrio en sistemas: Si existen fuerzas impulsoras, no se encuentra en equilibrio.

Ley Cero de la Termodinámica

• Describe el equilibrio térmico. Si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercer sistema, entonces los dos sistemas están en equilibrio térmico entre sí.
• Permite la medición de la temperatura.
• Se establece la relación de igualdad de temperaturas entre dos cuerpos.

Escalas de Temperatura

• Escalas termométricas: Celsius (°C), Fahrenheit (°F), Kelvin (K), Rankine (R).
• Existe una relación entre las unidades de temperatura.

Presión

• Fuerza normal que ejerce un fluido por unidad de área.
• Clases de presión.