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Prof. W. Galarza S. LIMA, PERU 1

CONCEPTOS Y DEFINICIONES

TERMODINAMICA

Conceptos y Defniciones

Abril del 2011Abril del 2011

LIMA, PERULIMA, PERU

Parte I

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TERMODINAMICA

1.0 INTRODUCCION

La Termodinmica que se desarrollar permitir: La determinacin de las propiedades del fluido de

trabajo La cuantificacin tanto del inreso como salida de

potencia !ener"a# de un sistema La e$aluacin de la eficiencia % perfomace, se&n

el caso El an'lisis de las limitaciones para transferencia de

ener"a

Para este fin, es necesario cubrir los siguientespuntos:

(onceptos ) definiciones b'sicas Propiedades del fluido de trabajo* Modelos La primera le) de la termodin'mica La seunda le) de la termodin'mica Aplicaciones

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TERMODINAMICA

SIMBOLOGIA

P, Presin, +Pa

T, emperatura, -v, .olumen especifico, m/%+MC, Masa de (ontrolVC, .olumen de (ontrolSC, uperficie de (ontrol

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TERMODINAMICA

1.1 SISTMA! LIMIT DL SISTMA " NTORNO #I$

e denomina SISTM!al objeto de estudio* (omprende al fluido detrabajo* En termodin'mica es usual trabajar con fluidos compresibles

!pe* ases ) $apores#*

El V"L#M$ % C"$T&"Lse elie arbitrariamente de manera ue

comprenda por lo eneral al recipiente donde esta el fluido de trabajo*

$T"&$", $iene a ser lo eterno !alrredor# ue esta separado del

sistema por el limite el ue se denomina S#P&'ICI %

C"$T&"L*

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TERMODINAMICA

1.1 SISTMA! LIMIT DL SISTMA " NTORNO #II$

En caso de ue la masa presente en

el sistema sea la misma, es decir ue

no 3a)a flujo de masa ue inrese o

sala del $olumen de control, este es

denominado M!S! % C"$T&"L*

i se da calor el sistema incrementa

su temperatura ) el pistn se mue$e

pero la masa presente es la misma a

pesar ue el limite del sistema $aria*

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TERMODINAMICA

1.% TIPOS D SISTMAS

Los t4rminos sistema cerrado!la

masa es fija# ), sistema abierto

!ue in$olucra flujo de masa# se

usan en el an'lisis del flujo de la

ener"a en transito ue acompa5aa un flujo de masa*

Un sistema es adiabticocuando

no eiste transferencia de calor

del o 3acia el fluido de trabajo sea

el sistema cerrado o abierto*

e denomina sistema aisladosi

no 3a) trasferencia de ener"a ni

en forma de trabajo ni de calor*

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TERMODINAMICA

1.& 'AS " STADOUnafasees una cantidad de materia

3omo4nea* !pe* 3ielo ) liuido son

dos fases#

(ada fase del fluido de trabajo puede

eistir para $arios ni$eles de presin )temperatura, es decir eiste en $arios

estados*

El estado, es descrito por completo al

obser$ar sus propiedades* Las mas

familiares presin ) temperatura*

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TERMODINAMICA

Un sistema est' en euilibrio termodin'mico

si ninuna de sus propiedades cambia con

el tiempo*

(uando se tiene radientes de temperatura,

presin o composicin en el sistema, estostienden a cambiar 3asta eliminarlos*

quilibrio estable() e presenta si el ni$el

de ener"a es bajo*

quilibrio metaestable()iene atributos de

euilibrio pero no llea a alcan6ar la ener"a

de acti$acin*

quilibrio Inestable() (umple la condicin

de estabilidad pero no el seundo*

1.( STADO D )UILIBRIO #I$

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TERMODINAMICA

1.( STADO D )UILIBRIO #II$En termodin'mica se estudiar' los procesos en euilibrio t4rmico ) mec'nico*

7 quilibrio T*rmico, se tiene iual 8* El calor se transfiere del sistema de

ma)or al de menor 8* i el sistema tiene Paredes Adiab'ticas se dice ue

esta t4rmicamente aislado*

7quilibrio Mecnico, se tiene iual presin !P#* Las paredes pueden serel'sticas o r"idas*

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TERMODINAMICA

1.* PROPIDADS +TNSI,AS INTNSI,ASLos sistemas en euilibrio tienen propiedades medibles* Una propiedades cualuier cantidad ue tiene un $alor fijo e in$ariable en el sistema en

euilibrio !p*e* temperatura, presin#* Estas $ariables caracteri6an a los

estados ) dependen slo del sistema ) no de la forma en ue se alcan6

ese estado*

+emplo9:ensidad ;;< +%m/ !propiedad#

a 2= >(, 1 bar !estado#

Propiedad Intensiva, no depende de la cantidad de masa, se nombra

con letras min&sculas !t, ?, etc#

Propiedad tensiva, depende de la masa, $olumen, ener"a ) se

nombra con letra ma)&scula* i se di$iden por la masa se obtiene una

propiedad espec-fica!tambi4n intensi$a# p*e* la densidad*

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TERMODINAMICA

1.- CUACION D STADOLas propiedades est'n relacionadasentre ellas, si se conocen alunas,

las otras uedan determinadas*

e reuiere de dos propiedades ue

sean independientes para conocer

las otras*

V

m =

(volumen)V

(masa)m =

%ensidad

cuaci.n de stado 0v)T,f(P, =

Volumen specifico1

(masa)m(volumen)Vv ==

(uando un sistema pasa deun estado a otro la $ariacin

de sus propiedades slo

depende del estado inicial )

final, ) no de las situaciones

intermedias

Cambio de stado

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TERMODINAMICA

1. TRANS'ORMACIONS

La pansi.nde un sistema sucede cuando la

fuer6a interior es ma)or ue la fuer6a eterior,

en caso contrar"o se trata de una Compresi.n*

La pansi.n es Libre,cuando @int @et

au" los estado intermedios no son de euilibrio

La pansi.n es &esistida,cuando @int B @et

au" los estados intermedios son de euilibrio

El Calentamiento o

Enfiamiento de un

sistema se consideracomo una sucesin

de estados en euili

Cbrio

La !e"#la $e fl%i$o&

no se considera

comoestados en euilibrio

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TERMODINAMICA

1./ CAMBIOS D STADO PROCSO

La ruta descrita por una sucesin de estados a tra$4s

del cual un sistema pasa de un estado a otro se llama

Proceso* Muc3os procesos son descritos cuando una

de sus propiedades termodin'micas permanece sin

cambiar* As"9

7Proceso isot4rmico, la 8 es constante

7Proceso isobarico, la P es constante

7Proceso Isocoro, el $ es constante

7Proceso Adiab'tico, no eiste transferencia de calor

al o desde el entorno al fluido de trabajo*

7Proceso Isentrpico, no eiste adem's transferencia

de calor debido al ro6amiento interno al fluido,

7Proceso Politrpico, son las transformaciones reales

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TERMODINAMICA

1. PROCSO y CICLO

Un sistema est' en euilibrio, cuando el $alor de sus

propiedades es id4ntico en todos sus puntos* i este

sistema en euilibrio, cambia de un estado a otro ue

iualmente esta en euilibrio, los estados intermedios

pueden ser o no de euilibrio*

%iagrama de stado, es cualuier representacin de

dos propiedades termodin'micas de un sistema* Un

ejemplo t"pico es el diarama pC$*

La l"nea es continua cuando los estados intermedios

son de euilibrio ) en caso contrario es discontinuo*

En las mquinas t*rmicasun sistema e$oluciona a

tra$4s de una serie de procesos continuos donde el

estado inicial ) final coinciden formando as" un Ciclo

Termodinmico

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TERMODINAMICA

1.10 TMPRATURA

La temperatura es la caracter"stica

com&n ue tienen los cuerpos ue

est'n en euilibrio t4rmico entre si*

Le/ Cero de la Termodinmica

:os cuerpos en euilibrio t4rmicocon un tercero est'n en euilibrio

t4rmico entre s"*

7 scala de Temperaturas

- B >( D 2

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TERMODINAMICA

En termodin'mica se utili6a el

concepto de presin absoluta*

e define como, la fuer6a por

unidad de 'rea*

1.11 PRSION #II$

dA

Fp dA 0lim =

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TERMODINAMICA

1.11.1 TRMOMTROS

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TERMODINAMICA

1.11.% MANOMTROS

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