SISTEMAS TERMODINÁMICOS
( STD )
TIPOS DE SISTEMAS TERMODINÁMICOS
SISTEMA ABIERTO
VOLUMEN CONTROL
(La masa varía)
Para solución de sistemas
abiertos se emplean:
BALANCE MASA
min - mout = ΔmSIST
FLUJO MASICO
m_dotin - m_dotout = dmSIST/t
m_dot = ρ*V_dot
FLUJO VOLUMENTRICO
V_dot=ATVprom
BALANCE DE ENERGÍA
Ein - Eout = ΔESIST
TASA DE ENERGIA POR
UNIDAD DE TIEMPO
E_dotin - E_dotout = dESIST/t
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 FIJA
Qnetin - Wneout = ΔU
FRONTERA MOVIL
Qnetin - Wneout = ΔH
PROPIEDADES DE UN
SISTEMA TERMODINÁMICO
INTENSIVAS
Propiedades independientes
de la masa
TEMPERATURA
T(K) = T (°C) + 273.15
T(R) = T (°F) + 450.67
T(R) = 1.8T (K)
T(°F) = 1.8T (°C) + 32
PRESIÓN
Presion = Fuerza / Área
Pmanométrica = Pabs - Patm
Pvacío = Patm - Pabs
DENSIDAD
*Se define densidad a la
masa por unidad de volumen*
ρ = m / V [kg/m3]
EXTENSIVAS
Propiedades que dependen
de la masa
VOLUMEN
ESPECIFICO
*Volumen por unidad
de masa*
v = V / m [m3/kg]
ENERGÍA
ESPECÍFICA
*Capacidad para
hacer un trabajo*
e = E / m [kJ/kg]
PROCESOS TERMODINÁMICOS
ISOBARICO
Sucede cuando la temperatura o
el volumen varían pero la
presión se mantiene constante.
ISOCORICO
Este proceso se presenta cuando
la presion o la temperatura
varían pero el volumen es
constante. (Wt = 0)
ADIABATICO
Sucede cuando en el sistema no
recibe ni calor ni trabajo.
el sistema no transfiere energía
con sus alrededores.
ISOTERMICO
Este tipo de proceso sucede
cuando la temperatura del gas
permanece constante.
DIABATICO
NO HAY CAMBIO DE ENERGÍA
(La energía no atraviesa el sistema)
ENERGÍA
ENERGÍA EN LOS STD
la energía puede ingresar o
salir de un sistema termodinámico
de dos formas.
CALOR
q = Q / m [kJ/kg]
calores específicos:
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]
Calor a volumen constante:
Cv = (dv/dT)vc
Calor a presión constante:
Cp = (dh/dT)pc
TRABAJO
w = W / m [kJ/kg]
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
TRABAJO DE FRONTERA MÓVIL
Wb = ∫P*dV ----> Ecuacion General
Wb = P*ΔV ----> cuando la presión
es constante!
FORMAS DE ENERGÍA
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 CINÉTICA (Ek)
Ek = (1/2)*m*V2 [kJ]
ENERGÍA POTENCIAL (Ep)
Ep = m*g*h [kJ]
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 latente:
energía necesaria para
elevar la energía de un fluido.
Energía sensible:
energía necesaria para comenz-
zar un cambio de fase.
Establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí. (Equilibrio térmico)
Una expresión del
principio de conservación de la energía, y sostiene que la energía es una propiedad termodinámica.
Afirma que la
energía tiene calidad así como cantidad, y los procesos reales ocurren hacia donde disminuye la calidad de la energía.
Etotalsitema = ΔU + ΔEk + ΔEp [kJ]
n = (Eobtenida/Esuministrada)
FASE
SÓLIDA
FASE
LIQUIDA
FASE
GASEOSA
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
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.
LIQUIDO
COMPRIMIDO
LIQUIDO
SATURADO
MEZCLA
Al presentarse una mezcla
en el STD se debe tener en
cuenta la calidad del gas
X=(masa de gas/masa total)
VAPOR
SATURADO
VAPOR
SOBRECALENTADO