conceptos basicos de termodinamica
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Fundamentos de las leyes termodinamicasTRANSCRIPT
CONCEPTOS BASICOS
DE TERMODINÁMICA
Termodinámica
La termodinámica significa
“potencia” es el ramo de la
fisica que estudia las causas y
los efectos de los cambios, de
la temperatura, presión y
volumen y de otras
dimensiones termodinamicas
fundamentales en caso
menos generales en sistema
físicos y en escalas
macroscópicas.
Princípios da termodinámica
El principio básico sobre el cual la termodinámica se
asenta es: dado un sistema separado envuelto por una
frontera completamente restrictiva en relación a cambio
de energia o matéria habra un estado en
particular, caracterizado por la constancia de todas las
grandezas termodinâmicas mensuráveis
(temperatura, presión parciales, volumen de
las fases, etc.), que, una vez dado tiempo suficiente para
las transformaciones necesarias ocurren, siempre será
atingido.
Máquina térmica típicadonde puede observarsela entrada desde unafuente de calor (caldera)a la izquierda y la salida aun disipador de calor(condensador) a laderecha. El trabajo seextrae en este casomediante una serie depistones.
Primera ley de la termodinámica
También conocida
como principio de conservación de
la energía para la termodinámica,
establece que si se realiza trabajo
sobre un sistema o bien éste
intercambia calor con otro,
la energía interna del sistema
cambiará. Esta ley permite definir
el calor como la energía necesaria
que debe intercambiar el sistema
para compensar las diferencias
entre trabajo y energía interna.
La ecuación general de la
conservación de la energía es
la siguiente:
Eentra – Esale =
Que aplicada a la termodinámica
teniendo en cuenta el criterio
de signos
termodinámico, queda de la
forma:
U = Q - W
Segunda ley de la termodinámica
Esta ley marca la dirección en laque deben llevarse a cabolos procesos termodinámicos y, porlo tanto, la imposibilidad de queocurran en el sentido contrario.Esta ley apoya todo su contenidoaceptando la existencia de unamagnitud física llamada entropía.
Debido a esta ley también se tieneque el flujo espontáneo de calorsiempre es unidireccional, desde loscuerpos de mayor temperaturahacia los de menortemperatura, hasta lograr unequilibrio térmico
Tercera ley de la termodinámica
La tercera de las leyes de la termodinámica, propuesta
por Walther Nernst, afirma que es imposible alcanzar
una temperatura igual al cero absoluto mediante un
número finito de procesos físicos. Puede formularse
también como que a medida que un sistema dado se
aproxima al cero absoluto, su entropía tiende a un valor
constante específico.
Propriedades de la Termodinámica son dos:
propiedades intensivas: son
aquellas que no dependen de
la cantidad de sustancia o del
tamaño de un sistema, por lo
que su valor permanece
inalterado al subdividir el
sistema inicial en varios
subsistemas, por este motivo
no son propiedades aditivas.
Propiedades extensivas: son las quedependen de la cantidad desustancia del sistema, y sonrecíprocamente equivalentes a lasintensivas. Una propiedadextensiva depende por tanto del«tamaño» del sistema. Unapropiedad extensiva tiene lapropiedad de ser aditiva en elsentido de que si se divide elsistema en dos o más partes, elvalor de la magnitud extensiva parael sistema completo es la suma delos valores de dicha magnitud paracada una de las partes.
Variables termodinámicas: Las variables que tienen relación
con el estado interno de un sistema, se llaman variables
termodinámicas o coordenadas termodinámicas, y entre ellas las más
importantes en el estudio de la termodinámica son:
la masa
el volumen
la densidad
la presión
la temperatura
Procesos termodinámicos: Se dice que un sistema pasa por un
proceso termodinámico, o transformación termodinámica, cuando al menos
unas de las coordenadas termodinámicas no cambia. Los procesos más
importantes son:
Procesos isotérmicos: son procesos en los que la temperatura no cambia.
Procesos isobáricos: son procesos en los cuales la presión no varía.
Procesos isócoros: son procesos en los que el volumen permanece constante.
Procesos adiabáticos: son procesos en los que no hay transferencia de calor alguna.
Procesos diatérmicos: son procesos que dejan pasar el calor fácilmente.
Procesos isoentrópicos: procesos adiabáticos y reversibles. Procesos en los que la entropía no varía.
Equilibrio térmicoEl equilibrio térmico se presenta cuando dos cuerpos contemperaturas diferentes se ponen en contacto, y el que tienemayor temperatura cede energía térmica en forma de calor al quetiene más baja, hasta que ambos alcanzan la misma temperatura.
Algunas definiciones útiles en termodinámica son las siguientes.
Foco térmico
Un foco térmico es un sistema que puede entregar y/orecibir calor, pero sin cambiar su temperatura.
Contacto térmico
Se dice que dos sistema están en contacto térmico cuando puedehaber transferencia de calor de un sistema a otro.
Rendimiento termodinámico
Un concepto importante en la ingeniería térmica es el de rendimiento. El rendimiento de una máquina térmica se define como:
N = I Esalida I
I Eentrada I
donde, dependiendo del tipo de máquina térmica, estas energías serán el calor o el trabajo que se transfieran en determinados subsistemas de la máquina.
