“1er unidad. Conceptos basicos de termodinámica”
Termodinámica: Estudia la energía y sus transformaciones.
Energía potencial: Energía de un cuerpo en reposo.
Energía cinética: La energía de un cuerpo en movimiento.
Termodinámica clásica: No requiere conocer el comportamiento de cada partícula.
Termodinámica estadística: Estudia el comportamiento de grupos grandes de partículas.
Sistema: Espacio seleccionado para el análisis.
Frontera: Delimita el sistema con alrededores (reales o imaginarios).
Alrededores: Todo lo que no se estudia en el sistema.
Sistema cerrado: Solamente permite intercambiar energía “no” masa.
Sistema abierto: Permite entrada y salida de energía.
Propiedad: Cualquier característica de un sistema.
Propiedad intensiva: Independiente a la masa de un sistema.
Propiedad Extensiva: Depende del valor del tamaño o extensión del sistema.
Propiedad Especifica: Propiedades extensivas por unidades de masa. Si una P. Extensiva se divide entre la masa esta se vuelve intensiva, y a esta propiedad se le llama “P. Especifica”.
Estado: Conjunto de propiedades.
“El estado de un sistema compresible simple se especifica por completo mediante dos propiedades intensivas independientes”.
Presión y temperatura no pueden definir un sistema,
Temperatura y volumen no pueden definir un sistema;
Pero temperatura y volumen especifico, si lo definen.
Proceso: cambio de estado de equilibrio.
Trayectoria: camino de cambio del proceso.
Ciclo: cuando la trayectoria de cambio termina donde empieza el ciclo.
Proceso cuasi estático: permite que las moléculas se distribuyan de manera equilibrada.
(Son procesos idealizados).
· Proceso Isotérmico: la temperatura permanece constante.
· Proceso Isocorico: el volumen no cambia.
· Proceso Isobárico: la presión no cambia.
Proceso cuasi equilibrio: No permite un orden en sus moléculas.
Fluido: Carece de elasticidad de forma.
Presión: “fuerza por unidad de área” P=N/m² (Pascales =Pa) y solo aplica para fluidos, en sólidos se le llama esfuerzo normal.
Problemas propuestos:
1. El colchón de una cama de agua mide 2m largo, 2m ancho por 30cm. profundidad.
a) Encuentre el peso del agua en el colchón:
w=mg ∴ w= (1200 kg) (9.81 m/s²) = 1172N
Vcolchón= (2m) (2m)(.3m)=1.2 m³
D=m/v ∴ m= (P) (v) m= (1000kg/m²) (1.2m³)=1200kg
b) encuentre la presión del agua sobre el suelo cuando la cama de agua descansa en su posición normal. Suponga que toda la superficie inferior de la cama tiene contacto con el suelo.
P=F/A Área= (2m) (2m)=4m²
P=1172N/4m² P=2943Pa ∴ P=2.943KPa
“Presiones”
Presión absoluta: Presión que se mide en cierto punto y se mide con respecto a una presión absoluta “cero”.
Presión manométrica: Esta se mide con respecto a una presión absoluta.
Presión de vacío: Es la diferencia entre presión absoluta y la presión manométrica y está por debajo de la presión absoluta.
Presión atmosférica: cuando es un recipiente abierto.
“Variación de la presión con la profundidad”
ΣFx=PA-PoA-W=0 P= presión absoluta P=Patm+δhg
PA-PoA=PAhg F=fuerza P-Patm=δhg
P=Po+δgh A=area Pman=δhg
ΣFy=F-Fo-mg=0 δ =densidad
P=F/A ∴ F=PA δr=d. relativa
PA-PoA-mg=0 m=masa
(P-Po)A=mg v=volumen
δ =m/v ∴ m=δv
(P-Po)A=δvg
(P-Po)A=δAhg
P=Po+δhg
δr=δ/δh₂o
δ= (0.85)(1000kg/m³)
δ=850kg/m³
· La presión de un elemento dependerá de la profundidad a la que se encuentre y la densidad del cuerpo.
Ejemplo 2
d=5m a) Patm=P-δhg
P=145KPa =145KPa-(1000kg/m³)(9.81m/s²)(5m)
=145x10³-(1000kg/m)(9.81s²)(5)= 95950Pa;95.95KPa
b) Pabs=Patm+δhg
Patm=95.95KPa =95.95KPa+(850kg/m³)(9.81m/s²)(5m)
δ =0.85kg/m³ =137642.5Pa;137.64KPa
d=5m
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