Principios generales
de termodinámica
La Termodinámica es
el estudio de las transformaciones de la energía. A la cantidad de materia bajo
consideración se le llama sistema , y a todo lo demás se hace referencia con el
término medio circundante. En un sistema cerrado no hay intercambio de matera
entre el sistema y el medio circundante; en un sistema abierto si existe tal
intercambio, cualquier cambio que pueda sufrir el sistema se conoce con el
nombre de proceso. Cualquier proceso o serie de procesos en los cuales el
sistema retorne a su condición o estado original se llama ciclo.
Propiedades térmicas
de los cuerpos
El calor es la
energía que se transmite de una masa a otra a causa de la existencia de una
diferencia de temperatura entre las dos masas. Siempre que una fuerza de
cualquier clase actúa a través de una cierta distancia, se efectúa un trabajo
como el calor, el trabajo es también energía que de transmite. Debe
diferenciarse el trabajo de la capacidad de una cantidad de energía para
efectuar trabajo
Leyes
de la termodinámica
Ley
cero de la termodinámica
A este
principio se le llama "equilibrio térmico". Si dos sistemas A y B
están a la misma temperatura, y B está a la misma tem peratura que un tercer
sistema C, entonces A y C están a la misma temperatura. Este concepto
fundamental, aun siendo ampliamente aceptado, no fue formulado hasta después de
haberse enunciado lasotras tres leyes. De ahí que recibe la posición 0..
Primera ley de la termodinámica
También conocido como principio de la conservación de la energía,
la Primera ley de la termodinámica establece que si se realiza trabajo sobre un
sistema, la energía interna del sistema variará. La diferencia entre la energía
interna del sistema y la cantidad de energía es denominada calor. Fue propuesto
por Antoine Lavoisier.
En otras palabras: La energía no se crea ni se destruye solo se
transforma.
(Conservación de la energía). La primera ley puede escribirse,
por tanto en la forma .
Segunda ley de la termodinámica
Esta ley indica las limitaciones existentes en las
transformaciones energéticas.
En un sistema aislado, es decir, que no intercambia materia ni
energía con su entorno, la entropía (desorden en un sistema) siempre habrá
aumentado (nunca disminuido, como mucho se mantiene) desde que ésta se mide por
primera vez hasta otra segunda vez en un momento distinto. En otras p alabras:
El flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional, desde una temperatura más
alta a una más baja. Existen numerosos enunciados, destacándose también el de
Carnot y el de Clausius.
Procesos reversibles e irreversibles
Un proceso reversible es aquel en el cual tanto el sistema como
el medio circundante pueden retornar a sus estados originales. Esto no es
posible después de haber tenido lugar un proceso irreversible. Ningún proceso
en el que intervenga el rozamiento o un potencial desequi librado puede ser
reversible. Ninguna pérdida de la disposición para efectuar trabajo es sufrida
a causa de un proceso reversible, pero siempre la habrá a causa de un proceso
irreversible. Todos los procesos reales son irreversibles. Cualquier serie de
pro cesos reversibles que comience y termine con el sistema en el mismo estado
se llama ciclo reversible.
Procesos de flujo estacionario
En flujo estacionario, las condiciones que prevalecen en
cualquier punto de un aparato a través del cual está circulando un fluido no
cambian progresivamente con el tiempo. Los procesos de flujo estacionario que
comprenden solamente efectos mecánicos son equivalentes a procesos semejantes
sin flujo, desarrollados entre dos diafragmas o pistones sin peso y sin
rozamiento que se mueven a presión constante con el sistema como un todo en
movimiento . Bajo estas circunstancias el trabajo total efectuado por o sobre
la cantidad unitaria de fluido está integrado por el realizado sobre los dos
diafragmas, 2 2 1 1 p v - p v , y sobre todo el resto de los medios circundantes
ò - + 2 2 1 1 pdv p v p v Diferenciando,
pdv - d(pv) = -vdp . El trabajo de flujo neto útil efectuado sobre el medio
es - òvdp . A este se le llama frecuentemente trabajo en el árbol.
El trabajo neto útil o trabajo en el árbol difiere del trabajo total en 2 2 1
1 p v - p v .
