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Importante saber que cuando el sistema no acumula masa respecto al tiempo entonces: m_dotin = m_dotout

Calor, temperatura y transferencia de energía

Flujo volumétrico/caudal

Diagrama de propiedades de cambio fases

FASES DE LA SUSTANCIAS

En los sistemas termodinámicos normalmente se estudian sustancias puras.

TIPOS DE SUSTANCIAS PURAS

Las sustancias pueden presentar cambios de fase según las condiciones de temperatura y presión a las que se encuentre, para entender su comportamiento se pueden hacer representaciones gráficas de sus cambios.

VAPOR SOBRECALENTADO

VAPOR SATURADO

MEZCLA

Al presentarse una mezcla en el STD se debe tener en cuenta la calidad del gas

X=(masa de gas/masa total)

LIQUIDO SATURADO

LIQUIDO COMPRIMIDO

Dependiendo su factor de compresibilidad ''Z'' pueden haber dos tipos.

Cuando Z=1 GASES IDEALES Cuando 0 < Z < 1 GASES NO IDEALES

ECUACION DE ESTADO: Pv=ZRT

FASES DE LAS SUSTANCIAS PURAS

FASE GASEOSA

FASE LIQUIDA

FASE SÓLIDA

propiedades intensivas y extensivas.

Introducción. Leyes.

energía latente y sensible.

Sistemas abiertos y cerrados.

Relación entre Cv y Cp

Cp - Cv = R R es la constante del gas

ΔU = mCvpromΔT [kJ]

ENERGÍA TOTAL DEL SISTEMA

Se debe tener en cuenta que en en la vida real los STD nunca presentan un 100% de eficiencia. Esta ultima se calcula así:

n = (Eobtenida/Esuministrada)

La energía total de un sistema es la sumatoria de todas entradas y salidas de las energías internas, potencial y cinéticas

Etotalsitema = ΔU + ΔEk + ΔEp [kJ]

Autores: Camilo Parra Aguilera Neyder Molina Cobos

LEYES

SEGUNDA LEY

Afirma que la energía tiene calidad así como cantidad, y los procesos reales ocurren hacia donde disminuye la calidad de la energía.

PRIMERA LEY

Una expresión del principio de conservación de la energía, y sostiene que la energía es una propiedad termodinámica.

LEY CERO

Establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí. (Equilibrio térmico)

Subtopic

TERMODINÁMICA

Es la ciencia que estudia la energía y sus transformaciones.

ENERGÍA

FORMAS DE ENERGÍA

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.

ENERGÍA INTERNA (U)

Energía sensible: energía necesaria para comenz- zar un cambio de fase.

Energía latente: energía necesaria para elevar la energía de un fluido.

Macroscópicas: son las que posee un sistema como un todo en relación con cierto marco de referencia exterior, como las energías cinética y potencial

ENERGÍA POTENCIAL (Ep)

Ep = m*g*h [kJ]

ENERGÍA CINÉTICA (Ek)

Ek = (1/2)*m*V2 [kJ]

ENERGÍA EN LOS STD

la energía puede ingresar o salir de un sistema termodinámico de dos formas.

TRABAJO

TRABAJO DE FRONTERA MÓVIL Wb = ∫P*dV ----> Ecuacion General Wb = P*ΔV ----> cuando la presión es constante!

TRABAJO DE FLECHA --> W = 2 *π*n*T TRABAJO DE RESORTE --> W = (1/2)*k*Δx TRABAJO POTENCIAL --> W = m*g*h TRABAJO DE EMBOLO ---> W = P*Δv TRABAJO ELÉCTRICO -----> W = V*I*Δt

w = W / m [kJ/kg]

CALOR

q = Q / m [kJ/kg]

calores específicos:

Calor a presión constante:

Cp = (dh/dT)pc

Calor a volumen constante:

Cv = (dv/dT)vc

Estos calores específicos se calculan por tablas y además se requieren para calcular el cambio de la energía interna (ΔU) y el cambio de las entalpías (ΔH).

Donde: ΔU = Cvprom*ΔT [kJ/kg] Δh = Cpprom*ΔT [kJ/kg]

SISTEMAS TERMODINÁMICOS ( STD )

PROCESOS TERMODINÁMICOS

DIABATICO

NO HAY CAMBIO DE ENERGÍA (La energía no atraviesa el sistema)

ISOTERMICO

Este tipo de proceso sucede cuando la temperatura del gas permanece constante.

ADIABATICO

Sucede cuando en el sistema no recibe ni calor ni trabajo. el sistema no transfiere energía con sus alrededores.

ISOCORICO

Este proceso se presenta cuando la presion o la temperatura varían pero el volumen es constante. (Wt = 0)

ISOBARICO

Sucede cuando la temperatura o el volumen varían pero la presión se mantiene constante.

PROPIEDADES DE UN SISTEMA TERMODINÁMICO

EXTENSIVAS

Propiedades que dependen de la masa

ENERGÍA ESPECÍFICA

*Capacidad para hacer un trabajo* e = E / m [kJ/kg]

VOLUMEN ESPECIFICO

*Volumen por unidad de masa* v = V / m [m3/kg]

INTENSIVAS

Propiedades independientes de la masa

DENSIDAD

*Se define densidad a la masa por unidad de volumen* ρ = m / V [kg/m3]

PRESIÓN

Presion = Fuerza / Área Pmanométrica = Pabs - Patm Pvacío = Patm - Pabs

TEMPERATURA

T(K) = T (°C) + 273.15 T(R) = T (°F) + 450.67 T(R) = 1.8T (K) T(°F) = 1.8T (°C) + 32

TIPOS DE SISTEMAS TERMODINÁMICOS

SISTEMA CERRADO

MASA CONTROL (La masa no varía, la masa es constante) La energía si puede cruzar puede atravesar la frontera. Para su solución se emplean balances de energía.

FRONTERA MOVIL

Qnetin - Wneout = ΔH

FRONTERA FIJA

Qnetin - Wneout = ΔU

SISTEMA ABIERTO

VOLUMEN CONTROL (La masa varía) Para solución de sistemas abiertos se emplean:

BALANCE DE ENERGÍA

TASA DE ENERGIA POR UNIDAD DE TIEMPO

E_dotin - E_dotout = dESIST/t

Ein - Eout = ΔESIST

BALANCE MASA

FLUJO MASICO

FLUJO VOLUMENTRICO

V_dot=ATVprom

m_dotin - m_dotout = dmSIST/t m_dot = ρ*V_dot

min - mout = ΔmSIST