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Termodinámica es una
Ciencia
que estudia esencialmente los sistemas
con sus intercambios
de Masa, Energía y Entropía
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Masa
Conservación de la masa
“La masa (materia) no se crea ni se destruye solo
se transforma”
Energía
Conservación de energía (1ra ley)
“La energía no se crea ni se destruye solo se
transforma”
EntropíaPrincipio de incremento de entropía
“ La entropía se crea”
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Principio de conservación de la masa:
mi = 100kg
me = 30kg ms = ?
mf = 70kg
∆t (instante de tiempo)
un s s ema ene una masa n c a m = g y uran e un proceso ocurr o en un
instante de tiempo ∆t ), se determina que entraron me=30kg al sistema. Finalmente se
determina que el sistema, una vez terminado el proceso, queda con una masa final de
mf=70kg. ¿cuánta masa ms salió del sistema?
La respuesta ...casi intuitiva ... Es que ms=60kg
El proceso de cálculo fue:
ms= mi-mf+me
ms= 100 – 70 + 30
ó(mf-mi)+ms-me=0
Esto es conservación de
materia
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Principio de conservación de la energía o primera ley de la termodinámica:
Emi = 100Mjoule
Eme = 30Mjoule Ems = ?
Emf = 70MJoule
∆t (instante de tiempo)
Ee= 55MJouleEnergía entra no por masa
( Calor Q o Trabajo W )
Es= 20 MJouleEnergía sale no por masa
( Calor Q o Trabajo W )
Si un sistema tiene una Energía inicial (contenida en su masa) Emi=100Mjoule y durante un proceso
(ocurrido en un instante de tiempo ∆t ), se determina que entraron Eme=30Mjoule, transportado por la
masa de entrada. Además por energía, no transportada por masa (calor y/o trabajo), entraron 55Mjoule
y salieron 20Mjoule. Finalmente se determina que el sistema, una vez terminado el proceso, queda
con una Energía final, contenida en su masa, de Emf =70Mjoule ¿cuánta energía Ems salió del sistema?
La respuesta ...casi intuitiva ... Es que Ems=95MjouleEl proceso de cálculo fue:
Ems= Emi-Emf+Eme+Ee-Es
Ems= 100 – 70 + 30+55-20
ó(Emf-Emi)+Ems-Eme=Ee-Es
Esto es conservación de
energía
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Principio de incremento de entropía
Smi = 50Mjoule/K
Sme = 10Mjoule/K Sms = ?
Smf = 30MJoule/K
∆t (instante de tiempo)
Se= 10MJoule/KEntropía entra no por masa
( solo por Calor Q)
Ss= 5 Mjoule/KEntropía sale no por masa
( Solo por Calor Q)
Sg=+5 Mjoule/K
un s s ema ene una n rop a n c a con en a en su masa m = ou e y uran e un proceso
(ocurrido en un instante de tiempo ∆t ), se determina que entraron Sme=10Mjoule/K, transportado por lamasa de entrada. La entropía que entró y salió, no transportada por masa sino sólo por calor, es de
10Mjoule/K y 5Mjoule/K respectivamente. Adicionalmente se observa que la generación de entropía del
sistema es de +5Mjoule/K. Finalmente se determina que el sistema, una vez terminado el proceso, queda
con una Entropía final, contenida en su masa, de Smf =30Mjoule/K ¿cuánta entropía Sms salió del
sistema? La respuesta ...casi intuitiva ... Es que Sms=40Mjoule/K
El proceso de cálculo fue:
Sms= Smi-Smf+Sme+Se-Ss+ Sg
Sms= 50 – 30 + 10+10-5+5
ó(Smf-Smi)+Sms-Sme=Se-Ss +Sg
Esto es incremento o
creación de entropía
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Ejemplo incremento de entropía
Smi = 70Mjoule/K
Sme = 10Mjoule/K Sms=20Mjoule/K?
Smf = 30MJoule/K
∆t (instante de tiempo)
Se= 10MJoule/KEntropía entra no por masa
( solo por Calor Q)
Ss= 25 Mjoule/KEntropía sale no por masa
( Solo por Calor Q)
Sg = ??
¿ Determine cuanto vale Sg?
¿Es un problema posible o imposible? ¿Por qué?
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∆t (instante de tiempo)
Ee= (Qe ó We (Wvce) )Energía entra no por masa
Es= (Qs ó Ws(Wvcs) )Energía sale no por masa
Sumando y restando
En función del tiempo
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Q
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