introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin
TRANSCRIPT
![Page 1: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/1.jpg)
CURSO:INGENIERIA TERMICA I• PROFESOR: ING. GUILLERMO RENGIFO• HORARIO:
LUNES :08:45 a 11:00p.mMARTES:08:45 a 11:00p.m
• EVALUACIÓN : TIPO F• BIBLIOGRAFÍA:
TERMODINÁMICA : Porter, Mc Graw Hill, 1998TERMODINÁMICA : (2vol),Cengel, Mc Graw Hill, 1998FUNDAMENTOS DE TERMODINAMICA:MoránM,J; Shapiro H,N
TERMODINÁMICA APLICADA: Jaime Postigo y Juan cruz
![Page 2: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/2.jpg)
ANTECEDENTES
La termodinámica es una materia que trata sobre la energía. Ciencia que tiene una amplia aplicación que va desde los organismos microscópicos hasta los electrodomésticos, los vehículos de transporte, los sistemas de generación de energía eléctrica e incluso la filosofía.
![Page 3: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/3.jpg)
OBJETIVOS
• Cubrir los principios básicos de la termodinámica• Proporcionar al estudiante una idea cómo se aplica la
termodinámica en la práctica de la ingeniería.• Desarrollar una comprensión intuitiva de la
termodinámica haciendo énfasis en la física y en los argumentos físicos.
![Page 4: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/4.jpg)
AREAS DE LA APLICACIÓN DE LA TERMODINÁMICA
ElectrodomésticosEstufa eléctrica o de gas, sistemas de calefacción y aire acondicionado, refrigerador, olla a presión, plancha televisor e incluso computador.A escala mayor:Diseño y análisis de motores automotrices, cohetes, plantas de energía convencionales o nucleares, colectores solares etc.
![Page 5: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/5.jpg)
INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS BÁSICOS
SISTEMA: Es una cantidad de materia o región en el espacio elegida para fines de estudio
SISTEMA
Limite o frontera del sistema
alrededores
![Page 6: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/6.jpg)
SISTEMA CERRADO:
Llamado también sistema termodinámico, consta de una cantidad fija de masa y ninguna otra puede cruzar su frontera
SISTEMA CERRADO
masa: NO
energía: SI
![Page 7: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/7.jpg)
SISTEMA AISLADO
Es aquel donde no existe interacción alguna entre el sistema y sus alrededores. Es decir ninguna forma de energía cruza sus fronteras.
GASAISLANTETERMICO
![Page 8: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/8.jpg)
SISTEMA ADIABATICO
No hay intercambio de calor entre el sistema y sus alrededores
SISTEMA CERRADO O ABIERTO
CALOR: N0
![Page 9: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/9.jpg)
SISTEMA ABIERTO O VOLUMEN DE CONTROL
• En el cual hay flujo másico que atraviesa sus límites de control.Ejemplos:
• Un compresor• Turbina• Tobera, calentador de agua, radiador de
automóvil. etc.
![Page 10: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/10.jpg)
Esquema de sistema abierto
VOLUMEN DE CONTROL (V.C)
SUPERFICIE DE CONTROL
mi ms
![Page 11: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/11.jpg)
PROPIEDADES DE UNA SUSTANCIA:
Son parámetros característicos de un sistema. Indica las condiciones que se encuentra y son independientes de la trayectoria que ha seguido para llegar a dicho estado.Ejemplos: o Presión (P) o temperatura (T)o volumen (V) o densidad (ρ) etc.
![Page 12: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/12.jpg)
CLASIFICACION DE LA S PROPIEDADES
• A) PROPIEDADES TERMOESTÁTICAS (internas).-Son aquellas que describen las características de las sustancias del sistema únicamente Ejemplos: Presión, temperatura, masa etc.
• B) PROPIEDADES MECÁNICAS (externas).-Describen aspectos de la sustancia del sistema combinando con el medio exterior. Ejemplos: Peso, velocidad, energía cinética, energía potencial.
• C) PROPIEDADES INTENSIVAS.- Aquellas que son independientes de la masa del sistema. Ejemplo: Presión, temperatura, densidad, viscosidad etc.
• D) PROPIEDADES EXTENSIVAS.-Dependen de la masa del sistema.Ejemplo: Volumen, peso, energía cinética y potencial total.
• E) PROPIEDADES ESPECÍFICAS.- Estas resultan de dividir las propiedades extensivas entre la masa del sistema convirtiéndose en intensivas.
![Page 13: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/13.jpg)
ESTADO Y EQUILIBRIO TERMODINÁMICO
ESTADO.- Es la situación de un sistema en un momento determinado y se caracteriza por sus propiedades
EQUILIBRIO TERMODINÁMICO:Un sistema está en equilibrio termodinámico cuando satisface lo siguiente:1.EQUILIBRIO TÉRMICO.- Cuando la temperatura es constante en todo el
sistema.2. EQUILIBRIO MECÁNICO.-La presión es invariable en todo el sistema.3. EQUILIBRIO QUIMICO.- Si su composición química no cambia con el
tiempo, es decir, no existen reacciones químicas expontáneas en el sistema.
![Page 14: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/14.jpg)
PROCESOS Y CICLOS
PROCESO.-Es el cambio de un estado de equilibrio a otro experimentado por un sistema.CICLO TERMODINÁMICO.- Es una sucesión de procesos, donde
el último de ellos termina en el estado inicial del primero. TRAYECTORIA.- es la serie de estados por lo que pasa un sistema
durante un proceso.
![Page 15: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/15.jpg)
PROCESOS ESPECIALES:
1.ISOTÉRMICO.-Es aquel proceso durante el cual la temperatura permanece invariable
2.ISOBÁRICO.- La presión permanece invariable durante este proceso
3.ISOCÓRICO O ISOMÉTRICO.-El volumen permanece constante durante este proceso
4.POLITROPICO.- Sigue la ley : PVn = cte.5. REVERSIBLE.- cuando este puede invertirse y retornar a su
estado original sin provocar cambios en el medio circundante.6. CUASIESTÁTICO O CUASIEQUILIBRIO.- Es aquel proceso en el cual
el equilibrio termodinámico es infinitesimal y todos los estados por lo que pasa el sistema durante un proceso pueden considerarse en equilibrio.
![Page 16: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/16.jpg)
DIAGRAMAS DEL CICLO DIESEL
![Page 17: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/17.jpg)
LA LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA
Si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, entonces están en equilibrio entre si.
AISLANTE TERMICO
A
B
C
SI: TA = TB y TB = TC TA = TC
![Page 18: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/18.jpg)
FORMULAS Y UNIDADES UTILIZADAS EN EL CURSO
• A) Relación entre las diferentes escalas de temperatura
Donde: °C y °F son escalas relativas K y R son escalas absolutas
![Page 19: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/19.jpg)
UNIDADES DE PRESIÓN
B) Unidades de presión Pabs = Pman + Patm
Equivalencias:1atm= 1,013bar= 14,7PSI =760mmHg =10,33mca• 1bar = 105Pa• 1MPa=106Pa• 1kPa=103Pa
![Page 20: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/20.jpg)
• C) Unidades de energía caloría, kilocaloría, joule, Btu
Equivalencias:1cal = 4,186J1Btu = 252cal = 1,0551kJ
• D) Unidades de potencia Watt, HP, CV Watt (W) = J/s
• Equivalencia:• 1kW= 1000W = 1,36HP=1,34CV
![Page 21: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/21.jpg)
TRABAJO Y CALORTRABAJO.- E s una forma de energía que cruza los límites del sistema. El trabajo es un fenómeno de limite y transitorio. Ejemplos: Un pistón ascendente, un eje giratorio, un cable eléctrico que cruza la frontera del sistema
![Page 22: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/22.jpg)
Unidades de trabajoTrabajo (W) (J, kJ)Trabajo específico (w) (kJ/kg)Potencia (W) (kJ/s = kW)
Convención de signos :W (+): Cuando el trabajo es desarrollado por el sistema W (-): Cuando el trabajo es desarrollado sobre el sistema
![Page 23: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/23.jpg)
![Page 24: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/24.jpg)
OTRAS FORMAS DE TRABAJO
1.- Trabajo de fricción o rozamiento 2.-Trabajo eléctrico
1W2= VIt= I2Rt1W2= mgL = VIt
![Page 25: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/25.jpg)
EN GENERAL Trabajo en un proceso
1W2 = Wexp + Welect + Wfricc +……………………….Donde:Wexp (+): Trabajo de limite móvil o reversibleWfricc(-): Trabajo irreversible
![Page 26: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/26.jpg)
CALOR (Q):Es aquella forma de energía que se manifiesta en los límites del sistema a consecuencia de la variación de su temperatura entre éste y su medio externo o alrededores
Convención de signos:Q (+): Cuando el calor es entregado al sistemaQ (-): Cuando el calor es desarrollado por el sistema 1 Q 2: Calor del proceso de 1 a 2
CALOR Y TRABAJO1. Ambos son fenómenos de límite2. El calor y trabajo dependen de la trayectoria (son fenómenos transitorios)3. El calor y trabajo son diferenciales inexactas y no son propiedades
![Page 27: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/27.jpg)
EJERCICIOS:1. Un vehículo de 4000lb-m tiene una velocidad de 28,62m/s. Determinar su energía Cinética en kJ.2 .Un medidor de vacio conectado a una cámara marca 0.4bar en un lugar donde la presión atmosférica es de 0.986bar. Calcular la presión absoluta en la cámara3. Un cilindro vertical y pistón sin fricción contiene un cierto gas a 1,7bar y 27°C. Calcular la masa del pistón en kg.4. En un lugar evaluado para instalar una turbina eólica tiene vientos permanentes de de 9m/s, determinar la energía eólica para un flujo de 1160kg/s de aire (kW)
Ejemplos de propiedades específicas:•Volumen específico(v)
(m3/kg, cm3/g)
•Energía cinética específica (ec)
(m2/s2)
•Volumen molar específico( )
(m3/mol)
![Page 28: Introducción y conceptos básicos.ppt (inganieria termica) chikilin](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070400/55cf98b7550346d033994493/html5/thumbnails/28.jpg)