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Definiciones Sistema Es una porción del universo (cualquier universo  (cualquier elemento, objeto, o espacio, etc.), etc.) , seleccionado para su estudio o análisis. El elemento puede ser una cantidad de materia dentro de una frontera rígida o deformable, incluso imaginario. Ejemplo, el aire, agua, gas ideal, etc. La parte externa, se conoce como el entorno entorno,, el ambiente,, alrededores o medio exterior . ambiente

El sistema se separa del entorno por la frontera o limite que puede ser real o imaginario así como rígido o deformable. El sistema ! su entorno forman el universo. frontera

sistema

"i la frontera permite la interacción entre el sistema ! su entorno, tal interacción se reali&a a trav's de los canales existentes en la frontera.

"istema cerrado (masa de control) "e denomina cuando el sistema no intercambia materia (masa fija) con el entorno o medio externo, pudiendo intercambiar energía. Ejemplo# gas dentro de un globo cerrado, un gas encerrado en un cilindro con pistón, gas encerrado en un cilindro fijo, etc. "istema abierto (volumen de control) $uando existe intercambio de materia (flujo de masa) con el entorno o medio externo, pudiendo intercambiar además energía. Ejemplo# un globo con aire, la evaporación de un liquido en un recipiente abierto, una bomba %idráulica, una turbina, un ventilador etc. "istema aislado "e denomina a un sistema cerrado que no intercambia energía con el medio externo. Ejemplo# un termo lleno de comida

Limite o frontera Es el contorno que encierra al sistema ! pueden ser# a) ijos, por ejemplo un gas encerrado en un cilindro. b) ariables, por ejemplo la expansión de un gas encerrado en un cilindro*piston +ambi'n pueden ser # reales o imaginarios

Estado termodinámico El estado de un sistema se define por sus propiedades macroscópicas medibles. or ejemplo# presión, volumen, temperatura, viscosidad, densidad, índice de refracción, etc. -

Estado -

+-



Estado 

 +

P •- (P 1,V 1)

• (P 2,V 2)

V

Propiedades termodinámicas /na propiedad es una cantidad que depende del estado de un sistema ! es independiente del camino recorrido para alcan&ar dic%o estado. ueden ser# 0ntensivas, las cuales son independientes de la cantidad de materia (no son adicionables). Ejemplo# presión, temperatura, densidad, viscosidad, índice de refracción, calor especifico, etc. Extensivas, las cuales dependen de la cantidad de materia (son adicionables). Ejemplo# masa, volumen, energía, etc. /na propiedad extensiva por unidad de masa o volumen se convierte en intensiva. Ejemplo# densidad, volumen especifico, calor es ecifico etc.

+-

Estado -

4-

m-

m

-



E-

E

m1 2 m- 3 m

 Estado 

+ 4

1 5 - 3 

1 2 - 3 

+1 5 +- 3 +

Estado 1

E12 E- 3 E

41 5 4- 3 4

$ambio de estado Es la variación de una o mas propiedades de un sistema. roceso +ermodinámico Es el camino recorrido para cambiar el estado de un

sistema



-

Los cambios en el mundo físico se reali&an mediante procesos

 + +-



0nteracción del "istema con el Entorno /n proceso puede implicar cambios tanto en el sistema como en el entorno así como tambi'n puede afectar solo a uno de ellos. or ejemplo# la aproximación al equilibrio de un sistema aislado. 6as sin equilibrio t'rmico

6as en equilibrio t'rmico

"in embargo, en la ma!oría de los procesos implica interacciones tanto en el sistema como en el entorno. Ejemplo# En el análisis termodinámico de una turbina se puede considerar como sistema a la masa que flu!e (sistema cerrado) o a la turbina (sistema abierto) "i escogemos el gas como sistema, entonces, este se expande contra el entorno representado por los alabes de la turbina. 7 medida que el gas ejerce una fuer&a, genera la rotación del eje giratorio reali&ando trabajo en el entorno. 7%ora si se escoge la turbina como sistema, la interacción con el entorno es distinto. El gas que ingresa con gran energía cin'tica c%oca con los alabes de la turbina generando la rotación del eje giratorio, pero descargando energía en el escape. En este caso esta cambiando el entorno, mientras que el sistema puede operar indefinidamente sin cambiar de estado.

"i se tiene dos bloques metálicos de temperatura distinta, el proceso involucra una transferencia de energía del bloque mas caliente al mas frío. "i se elige como sistema el conjunto de + 8+ bloques, no ocurre ning9n cambio neto de Q  energía . or consiguiente, para el calculo + + del calor transferido la elección del sistema resulta pobre. -

-





ísicamente, la elección del sistema no afecta el estado final del universo. En este caso ambos bloques terminan con la misma temperatura.

Proceso Reversible Es un proceso ideal que ocurre en una serie de estados de equilibrio, del sistema con su entorno. La desviación al equilibrio es insignificante o infinitesimal de modo tal que es posible devolver el sistema ! su entorno al estado inicial por el mismo camino. "i una transformación no cumple estas condiciones se llama irreversible. En la realidad, las transformaciones reversibles no existen.

Procesos ISO +ransformación termodinámica, cuando al menos una de las coordenadas termodinámicas no cambia. Los procesos más importantes son# rocesos isot'rmicos# cuando la temperatura no cambia durante el proceso. rocesos isocoros# cuando el volumen permanece constante rocesos isobáricos# cuando la presión no cambia durante el proceso. rocesos isentalpicos# cuando la entalpía se mantiene constante durante el proceso. rocesos isentrópicos# cuando la entropía no cambia durante el proceso. rocesos 7diabáticos son procesos en los que no %a! transferencia de calor alguna. or ejemplo, dentro de un termo donde se ec%an agua caliente ! cubos de %ielo, ocurre un proceso adiabático, !a que el agua caliente se empe&ará a enfriar debido al %ielo, ! al mismo tiempo el %ielo se empe&ará a derretir %asta que ambos est'n en equilibrio t'rmico, sin embargo no %ubo transferencia de calor del exterior del termo al interior por lo que se trata de un proceso adiabático.

rocesos $íclicos $uando el sistema al termino del ciclo retorna a su estado inicial. En un ciclo los estados inicial ! final son id'nticos. Ejemplo# El ciclo de $arnot, el ciclo :an;ine.

/n motor de combustión interna de cuatro tiempos experimenta tambi'n un ciclo en dos revoluciones. "in embargo, el fluido de trabajo no sigue un ciclo termodinámico. 7 estos procesos se denominan ciclos mecánicos. 7sí tenemos# $iclo iessel, etc.

?agnitudes ! /nidades La comunidad científica usa generalmente el "istema 0nternacional de unidades (".0.) o sistema m'trico (?@"). En tanto que en 0ngeniería aun persisten las unidades inglesas. 7 simple vista pareciera que fueran distintas, pero en realidad son mu! similares. La diferencia radica en que en el ".0. la fuer&a se deriva de la segunda le! de AeBton, en cambo en el sistema ingles, la fuer&a ! la masa están definidas independientemente. ?agnitudes fundamentales ?asa, la unidad es el ;ilogramo (@g) definida como la masa del cilindro de latino e 0ridio que se conserva en la =f. 0nter. de esas ! ?edidas (rancia) Longitud, la unidad es el metro (m) definido como la distancia que viaja la lu& en el vacio durante -CDD D, FGH s. +iempo, la unidad es el segundo (s) definido como la duración de DI-D J1-,K ciclos de la radiación asociada con la transición especifica del átomo de cesio. +emperatura, la unidad es el @elvin (@) igual a -C1,-J la temperatura termodinámica del punto triple del agua.

$orriente el'ctrica la unidad es el 7mpere (7) 0ntensidad de lu&, la unidad es la $andela (cd) $antidad de materia, la unidad es el mol (mol)

?9ltiplos ! "ubm9ltiplos "e designan mediante prefijos -K-

+era

+

-K*-

deci

d

-KD

6iga

6

-K*

centi

c

-KJ 

?ega

?

-K*1

mili

m

-K1 

@ilo

@

-K*J

micro

4

-K 

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-K*- 

pico

p