TERMODINAMICA_Y_ENERGIA_TERMODINAMICA_Y

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28/08/2016 1
PEDRO AZUERO SIMON
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TERMODINÁMICA Y ENERGÍATERMODINÁMICA Y ENERGÍATERMODINÁMICA Y ENERGÍATERMODINÁMICA Y ENERGÍA
• La termodinámica se puede definir como la ciencia 
de la energía. 
• La energía se puede considerar como la capacidad 
para causar cambios.
• El término termodinámica proviene de las palabras 
griegas therme (calor) y dynamis (fuerza), lo cual 
corresponde a lo mas descriptivo de los primeros 
esfuerzos por convertir el calor en energía
• Una de las más importantes y fundamentales leyes de la 
naturaleza es el :
• principio de conservación de la energía. Éste expresa que 
durante una interacción, la energía puede cambiar de una 
forma a otra pero su cantidad total permanece constante, es 
decir , la energía no se crea ni se destruye
• La primera ley de la termodinámica es simplemente una 
expresión del principio de conservación de la energía, y sostiene 
que la energía es una propiedad termodinámica.
• La segunda ley de la termodinámica afirma que la energía tiene 
calidad así cantidad, y los procesos reales ocurren hacia donde 
disminuye la calidad de la energía.
• Por ejemplo, una taza de café caliente sobre una mesa en algún 
momento se enfría, pero una taza de café frio en el mismo espacio 
nunca se calienta por si misma. La energía de alta temperatura del 
café se degrada(se transforma en una forma menos útil a otra con 
menor temperatura ) una vez que se transfiere hacia el aire 
cirundante.
• La termodinámica surgió como ciencia, cuando 
Thomas Savery en 1697 y Thomas Newcomen en 
1712 construyeron en Inglaterra las primeras maquinas 
de vapor atmosféricas exitosas, las cuales eran muy 
lentas e ineficientes, pero abrieron el camino para el 
desarrollo de una nueva ciencia.
• La primera y la segunda leyes de la termodinámica 
surgieron de forma simultánea a partir del año 
1850,pricipalmente de los trabajos de William 
Rankine, Rudolph Clausius y Lord Kelvin ( antes 
William Thomson ).
Áreas de aplicación de la termodinámica
Algunos ejemplos son la estufa eléctrica o de gas , los 
sistemas de calefacción y airea condicionado, el 
refrigerador e, la olla de presión, el calentador de 
agua, la regadera, la plancha e incluso la 
computadora y el aparato de televisión.
En una escala mayor , la termodinámica desempeña 
una parte importante en el diseño análisis de motores 
automotrices, cohetes, motores de avión, plantas de 
energía convencionales o nucleares, colectores solares
y análisis de motores automotrices, cohetes, motores , 
etc.ec
ENERGIA Y TRANSFERENCIA DE ENERGIAENERGIA Y TRANSFERENCIA DE ENERGIAENERGIA Y TRANSFERENCIA DE ENERGIAENERGIA Y TRANSFERENCIA DE ENERGIA
• FORMAS DE ENERGIA
• La energía puede existir en varias formas: térmica,
mecánica, cinética, potencial, eléctrica, magnética,
química y nuclear, cuya suma conforma la energía
total E de un sistema. La cual se denota por unidad de
masa mediante e y se expresa como
• Energía total por unidad de masa
• e = E/m kJ/kg
• En el análisis termodinámico con frecuencia es útil
considerar dos grupos para las diversas formas de
energía que conforman la energía total de un sistema:
macroscópicas y microscópicas.
• Las formas macroscópicas de energía son las que
poseen un sistema como un todo en relación con
cierto marco de referencia exterior, como las
energías cinética y potencial.
• Las formas microscópicas de energía son las que se
relacionan con la estructura molecular de un
sistema y el grado de la actividad molecular, y son
independientes de los marcos de referencia
externos.
• La suma de todas las formas microscópicas de
energía se denomina energía interna de un sistema
y se denota U.
Energía cinética (Ec)
Cuando todas las partes de un sistema se mueven con la misma velocidad del 
sistema 
)(
2
1 2 kJmVEc =
Energía cinética por unidad de masa (ec) 
)/(
2
2
kgJk
V
ec =
Energía potencial (Ep)
La energía que posee un sistema como resultado de
su incremento de altura en un cuerpo gravitacional.
E p = m g z (kJ)
Energía potencial por unidad de masa (ep) e p = g z (kJ/k g)
ENERGIA TOTAL DE UN SISTEMA.
)(
2
1 2
kJmgzmVUEPECUEsistema ++=++=
kg
kJ
gz
V
uepecue
)(
)
2
(
2
++=++=
ENERGIA TOTAL POR UNIDAD DE MASA DE UN SISTEMA.
U = energía interna
FLUJO DE ENERGIA TOTAL
Recordando e = E / m, donde e = energia total por unidad de masa
)( kWoemE
s
kJ
�� =
TEMPERATURA Y LEY CERO
DE LA TERMODINÁMICA
• La ley cero de la termodinámica establece que si 
dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con 
un tercero, están en equilibrio térmico entre si.
• R. H. Fowler fue el primero que formuló y nombró 
la ley cero en 1931.
Escalas de temperatura
Ejemplo
• Aplicación Un termómetro de alcohol y uno de mercurio indican 
exactamente 0° C en el punto de congelación, y 100°C en el punto de 
evaporación. La distancia entre los dos puntos se divide en 100 partes 
iguales, en ambos termómetros. ¿Cree usted que esos termométros
indicarán exactamente lo mismo a una temperatura de, por ejemplo, 60 °C? 
Explique por qué.
ab
DENSIDAD Y DENSIDAD 
RELATIVA
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PRESIÓN
• La presión se define como una fuerza normal que ejerce 
un fluido por unidad de área.
En el sistema inglés, la unidad de 
presión es la libra fuerza por 
pulgada cuadrada ( lbf/in2, o psi ) y 
una atmosfera 1atm =14,696 psi.
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• MANÓMETRO; se usa para medir diferencias de presión 
pequeñas y moderadas. Consta principalmente de un tubo en U 
de vidrio o plástico que contiene uno o mas fluidos, como 
mercurio , agua, o aceite. Para que sea manejable se usa fluidos 
pesados como el mercurio
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Unidades y Magnitudes