termo ali231-1 clase 2 - introducción 08032012
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INTRODUCCIÓN A LA TERMODINAMICA
Profesor: Dr. Fernando Salazar
Tel. +56 32-227 4221
Cel. +56 9 94392472
INGENIERÍA EN ALIMENTOS
TERMO ALI231-2011
Todos somos muy ignorantes. Lo que ocurre es que no todos ignoramos las mismas cosas.
Albert Einstein (1879-1955)
Preguntas:
1. Que es la termodinámica?
2. Cual es su importancia en la Ingeniería de Alimentos?
INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA
INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICARespuestas:
1. La termodinámica es una rama de la física que estudia las relaciones y el
intercambio entre diferentes formas de energía en un sistema macroscópico
(fenómenos relacionados con la energía, calor y trabajo). Ciencia
fenomenológica y experimental
2. Si estudia los fenómenos relacionados con la energía, calor y trabajo,
entonces sus aplicaciones en la Ingeniería de Alimentos es enorme: bases para
comprender, dimensionar y calcular los requerimientos de energía en diferentes
procesos tales como; pasterización, congelación, destilación, evaporación, etc.
INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA
Minería
Meteorología Biología Obra civiles (resistencia de materiales)
AeronáuticaIndustria química
INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA
Considerando que el calor es energía en transito, podemos decir que la
termodinámica es una rama de la física que estudia la circulación de la
energía y la relación entre la energía y el movimiento.
La termodinámica, nos habla de la energía y sus transformaciones en los
sistemas termodinámicos (ST) desde un punto de vista macroscópico.
Sistema termodinámico: es una porción del espacio limitada por una superficie
limite real o imaginaria (frontera), donde se sitúa la materia que queremos
estudiar.
calor fuerzagriego (movimiento)
“Cualquier objeto, cualquier cantidad de materia, o cualquier región del espacio que
nosotros seleccionamos para ser estudiados, en algunos limites predifinidos”
INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA
Universo
Frontera
ST
Medio externo (ME)
2cmE =
materia
energía
Universo = ST+ME
masa Energía
Ejemplo de sistemas:
1 kg de Fe a 90 °C
Sistema PVT para gases ideales (gases compresibles)
INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA
Fronteras o paredes que separan el ST del medio externo
FronterasMóviles: permiten realizar trabajo
Rígidas: no sufren desplazamiento neto
FronterasPermeable: permiten el paso de materia
Impermeables: no el paso de materia
FronterasDiatérmica: permiten intercambio de calor (conductoras)
Adiabáticas: aislantes
INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA
Estado de un ST: Como actúa un ST con el medio externo
Sistema abierto: intercambio de materia y energía con el ME
Sistema cerrado: intercambio solo de energía pero no de materia con el ME
Sistema aislado: no hay intercambio de materia ni energía
Térmicamente aislado: no hay transferencia de calor, pero si materia
y otro tipo de energía
Mecánicamente aislado: su frontera es rígida y no sufre cambio de
volumen.
INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA
abierto cerrado aislado
diatérrmica adiabática
Sistema
Termodinámico
Frontera o
pared
INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA
Propiedades termodinámicas:
Las propiedades termodinámicas serán de carácter macroscópico, como
volumen, presión, temperatura y composición (variables de estado). Se
clasifican en extensivas, e intensivas.
Extensivas: Las propiedades extensivas dependen del tamaño del sistema,
son aditivas (p.e. masa y volumen)
Intensivas: Las propiedades intensivas se pueden definir en cada punto del
sistema, no dependen de su tamaño, y no son aditivas (p.e. densidad, presión
y coeficiente de dilatación).
INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA
Transformaciones reversibles e irreversibles:
Reversible: cuando se realiza mediante una sucesión de estados de equilibrio
del sistema con su entorno y es posible devolver al sistema y su entorno al
estado inicial por el mismo camino. Reversibilidad y equilibrio son, por tanto,
equivalentes. Si una transformación no cumple esta condiciones se llama irreversible.
Irreversible: en la realidad, las transformaciones reversibles no existen.
Un proceso reversible es aquel en que se puede hacer que el sistema vuelva
a su estado original, sin variación neta del sistema ni del medio exterior.
1. Quemar un papel
2. La fermentación Láctea
3. La combustión de la gasolina
Ningún proceso de la
naturaleza es reversible
“El trabajo realizado por un sistema durante un proceso reversible es el trabajo máximo que podemos conseguir “
INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA
The Mechanical Universe
Dr. David L. Goodstein
Professor of Physics and Applied Physics
California Institute of Technology
(626) 395-4319
http://media.caltech.edu/experts_guide/3285
http://video.google.com/videoplay?docid=7905239912100018608#d
ocid=1670305025113085564
INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA
TAREA 1
1. Definir los siguientes conceptos y relacionarlos con algún fenómeno de la naturaleza.
a. Energía
b. Calor
c. Trabajo
d. Entropía
e. Materia
f. Propiedades termodinamicas (cuales y para que sirven)
g. Estado de equilibrio termodinámico
2. Dar un ejemplo práctico del primer principio o ley de la termodinámica, fundamente
3. Dar un ejemplo práctico de los estados de un sistema termodinámico abierto, cerrado y
aislado con cualquier tipo de frontera o pared (agregar los 2 ejemplos de clase).