Curso de Termodinamica General

Curso de TermodinamicaJose M. Cabezas Ph. D.Escuela Superior Politecnica del LitoralI Termino 2013-20141Syllabus-GeneralidadesHorario de clase (11:30-13:30, Martes y Miercoles)jmcabeza@espol.edu.ecTexto: Termodinamica de Yunes A. Cengel y Michael A. Boles, Septima Edicion (2012), McGraw Hill. Referencia : Fundamentals of classical thermodynamics by Van Wylen & SonntagEvaluacionesExamenesDeberes

2Objetivos del cursoEstudiar las leyes de la termodinamica clasica (macroscopica).Familiarizarse con el uso de tablas de propiedades termodinamica de fluidos.Aprender el mecanismo para la resolucion de ejercicios (deberes).Estudiar ejemplos del aplicacion de la termodinamica en ingenieria.3Contenido del cursoIntroduccion y conceptos basicos.Transferencia de energia y la ley conservacion de la energia.Propiedades de sustancias puras.Analisis de energia de sistemas cerrados.Analisis de masa y energia de volumenes de control.La segunda ley de la Termodinamica.Entropia.4Resumen clase anteriorLa sustancia puraEquilibrio de fases solida, liquida y gaseosa en una sustancia pura.Propiedades independientes en una sustancia pura.Ecuaciones de estado para la fase vapor de una sustancia compresible simple.Tablas de propiedades termodinmicas.Superficies termodinmicas .5CAPITULO 4Anlisis de energa de sistemas cerrados: Trabajo PdV, ley de la conservacin de la energa, calores especficos, energa interna y entalpia6TemarioTrabajo de frontera movil a volumen constantea presion constantea temperatura constanteproceso politropicoBalance de energia para sistemas cerradosCalores especificosEnergia interna, entalpia y calores especificos de gases idealesEnergia interna, entalpia y calores especificos de solidos y liquidos

7TemarioDefinicin de TrabajoUnidades de trabajoTrabajo hecho en el limite mvil de un sistema compresible simple en un proceso de quasiequilibrio.Otros sistemas que incluyen trabajo en el limite mvil.Resumen acerca de varios tipos de trabajo (trabajo total). Definicin de calorUnidades de calorComparacin entre calor y trabajoEjercicios8Definicin de trabajo9Unidades de trabajo y potencia10Trabajo hecho en el limite mvil de un sistema compresible simple en un proceso de cuasi equilibrio11Trabajo de frontera mvil12Ejemplo 4.2: Trabajo a presin constante13Ejemplo 4.3: Compresion isotermica14Proceso politrpico15Ejemplo 4.4: Expansin de un gas ideal contra un resorte16Solucin Ejemplo 4.417Solucin Ejemplo 4.4 cont18Trabajo de frontera: resumen19Ejemplo 4.5: Calentamiento elctrico de un gas a presin constante20Ejemplo 4.5 solucin21Ejercicio 4-10: Trabajo a P constanteCalientam= 5 kgVapor agua saturado a 300 kPa, presion constanteHasta T2 = 200 CCalcular W vapor

22Ejercicio 4-14: Trabajo a T constantem= 2.4 kgAireP1 = 150 kPaT1 = 12CCilindro-piston hermetico y sin friccionCompresionP2 = 600 kPaSe retira Q a Tconstante23Ejercicio 4-18: Trabajo politrpico24Ejercicio 4-2125Calores especificos26Calores especficos CP y CV

27CP es siempre mayor que Cv porque a Pconstse permite expansin y la energa tiene queser suministrada por el sistemaOBSERVACIONESCp y Cv son propiedadesSon independientes del tipo de procesoCv corresponde a la energa transferida a durante un proceso a VconstanteEnergia Interna, entalpia y calores especificos de gases ideales28

29

Calores especficos de un gas ideal CV0 y CP0Para gases ideales30

Relacion de Cs de gases ideales31Ejemplo 4-732solucion33Ejemplo 4-9: calentador de gas con calentador de resistencia

34Energa interna, entalpia y calores especficos de solidos y lquidos35Cambios de entalpia36Ejemplo 4-11: Entalpia de un liquido comprimidoAgua liquida100C15 MpaCalcular la entalpiaUsando las tablas de liquido comprimidoAproximando a un liquido saturadoUsando la correccin dada por la ec 4-3837Solucin ejemplo 4-1138Ejercicio 4-63m=1 kgO2T1= 20CT2=120CCalcular Q1-2V constanteP constante39Ejercicio 4-64ERecipiente rigido (V constante)m=20 lbmAireSe calienta hasta P2=2P1DeterminarVolumen del recipienteCantidad de transferencia de calor

40Ejercicio 4-67Cilindro-emboloNitrgeno gasP1= 1 MpaT1=427CProceso isobrico T2=27CDeterminarP2Q1-241Ejercicio 4-69AireHabitacin 4 x 6 x 6 metros cbicosVentilador de 150 Wdurante 10 hP1 = 100 kPaT1 = 15 C42