Curso de Termodinámica

5/26/2018 Curso de Termodinmica

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Termodinmica

Ing. Arturo Maldonado Rivera


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Termodinmica

Definiciones Generales.

Fluido de Trabajo.

Leyes de la Termodinmica.

Ejercicios.


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Definiciones Generales

El Sistema Termodinmico.

Propiedades Termodinmicas.

Calidad de la Sustancia de Trabajo.

Proceso Termodinmico.


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El sistema termodinmico

Termodinmica es la ciencia que trata sobre calor

y trabajo y de los cambios relativos de las

propiedades de las sustancias de trabajo. La

sustancia de trabajo est aislado del ambienteexterior con la finalidad de determinar sus

propiedades.


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Sistema es una porcin de materia dentro delmites definidos e identificables. Un sistemapuede ser uno abierto o uno cerrado,

dependiendo de que si existe o no transferenciade masa cruzando los lmites.

El ambiente exterior est usualmente restringidoa esas partculas de materia, externas al sistema

los cuales pueden verse afectados por cambiosdentro del sistema y los alrededores tambin, porsi mismos, pueden formar otro sistema.


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Los lmites del sistema corresponden a una

superficie fsica o imaginaria cubriendo al sistema

y separado de sus alrededores.


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Propiedades termodinmicas

Propiedad es la caracterstica de un sistema capazde ser medido. Propiedad es una cantidad cuyoscambios estn definidos solamente por los

estados finales y por los procesos. Ejemplos depropiedades termodinmicas son la presin, elvolumen y la temperatura del fluido de trabajo enun sistema.

Las propiedades intensivas son independientesde la masa, mientras que las propiedadesextensivas varan con la masa del sistema.


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Presin (P).- Es la fuerza normal ejercida por

unidad de rea de una superficie dentro de un

sistema. Para trabajos de ingeniera, con

frecuencia, la presin se mide con relacin a lapresin atmosfrica en lugar del vaco absoluto.

= +


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En unidades del Sistema Internacional, la unidad

derivada de la presin es el Pascal (Pa), en donde

1Pa = 1N/m2. Esta unidad es demasiada pequea

para usarla con fines de ingeniera, as que lapresin esta dada, generalmente, en trminos de

kilo Pascales (1kPa = 103Pa), mega Pascales

(1MPa =106Pa) o bares (1bar = 105Pa). La unidad

inglesa de la presin es la libra por pulgada

cuadrada (Psi) 1 Psi = 6894.8Pa.


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Volumen especifico () y densidad ()

Para un sistema, el volumen especfico, es el

volumen por unidad de masa.

=

El volumen especfico es la inversa de la

densidad = 1/

Las unidades del volumen especifico es m3/kg.


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Temperatura (T).- La temperatura es el grado decalidez o frialdad de un sistema. La temperaturaabsoluta de un cuerpo est definido en relacin a

la temperatura del hielo; para unidades del SI seutiliza la escala Kelvin. Otra escala utilizada es laescala Celsius. La temperatura del hielo a niveldel mar es 0C = 273.15K y la temperatura de

ebullicin para el agua es 100C = 373.15K.La unidad de la temperatura en el sistema inglses el Fahrenheit, donde = 1.8 + 32


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Energa Interna (u).- La propiedad de un sistema

cubriendo todas las formas de energa que surja

de la estructura interna de la sustancia.

Entalpa (h).- Una propiedad del sistemaconvenientemente definido como h = + donde

es la energa interna.

Entropa (s).- Mide el desorden microscpico delsistema. Es una propiedad extensiva del equilibrio


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Calidad de la Sustancia de Trabajo

Una sustancia pura es aquella sustancia que es

homognea y qumicamente estable. Por lo

tanto, puede ser una sola sustancia que esta

presente en mas de una fase. Por ejemplo, elagua liquida y el vapor de agua contenido en

una caldera en ausencia de aire y gases

disueltos.


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Fase.- Es el estado de la sustancia que puede ser

solido, liquido o gaseoso.

Fase mixta.- Es posible que las fases se pueden

mezclar, por ejemplo, hielo + agua, agua + vapor,etc.

Calidad de la mezcla de fases (x).- La calidad se

define como la relacin entre la masa de vaporpresente en la mezcla y la masa total.


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Estado saturado.- Un liquido saturado es un vaporcuya calidad es igual a cero. Un vapor saturado tieneuna calidad del 100%.

Vapor sobrecalentado.- Un gas se describe comosobrecalentado cuando su temperatura a unapresin dada es mayor que la temperatura desaturacin correspondiente a esa presin.

Grado de sobrecalentamiento.- La diferencia entre latemperatura real de un vapor dado y la temperaturade saturacin del vapor a la presin dada.


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Liquido subenfriado.- Un liquido se describe

como subenfriado cuando su temperatura a una

presin dada es menor que la temperatura de

saturacin a esa presin. Grado de subenfriamiento.- La diferencia entre la

temperatura de saturacin y la temperatura real

del liquido a una presin dada. Punto triple.- Un punto en el cual todas las fases

solido, liquido y vapor coexisten en equilibrio.


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Punto critico.- Un punto en el cual los cambiosentre las fases de liquido a vapor no estn biendefinidos.

Para el agua:Pcr=22.09MPa

Tcr=374.14C

vcr=0.003155 m

3

/kguf=ug=2014 KJ/kg

hf=hg=2084 KJ/kg


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