termodinamica 1

CONTENIDO DETALLADO DE LA MATERIA

CONTENIDO

TEMA 1 - DEFINICIONES BASICAS

Definición de Termodinámica, sistema termodinámico, límites del sistema, tipos de límites, sistema cerrado, sistema abierto, volumen de control, sistema aislado.

Dimensiones, unidades. Estado, propiedades termodinámicas, clasificación de las propiedades, fase, cambios de fase. Ley cero de la termodinámica.

PROCESOS TERMODINAMICOS.

Estado de equilibrio termodinámico, definición de procesos, proceso de cuasiequilibrio, procesos isotérmicos, isobáricos, isométricos. Procesos de expansión y compresión, ciclos, representación de procesos en diagramas termodinámicos.

SUSTANCIA PURA

Sustancia pura, sustancia simple compresible, sistema simple compresible, cambios de fase de una sustancia pura, fases en equilibrio.

Estados de líquido saturado, vapor saturado, mezcla L+V. Temperatura y presión de saturación, curva de presión de vapor, calidad, procesos de calentamiento a presión constante.

Diagramas T-v, P-v, P-T. Domos de saturación, línea de líquido comprimido y vapor sobrecalentado, isobaras, isotermas, punto crítico, isobara e isoterma crítica. Punto y línea triple. Zona de líquido comprimido, vapor sobrecalentado.

Postulado de estado, ecuaciones de estado, tablas termodinámicas, superficies termodinámicas.

Gases ideales, ecuación de estado.

TEMA 2 - TRABAJO MECANICO Y CALOR

Definición de trabajo en termodinámica, Calor, convención de signos, unidades de trabajo, trabajo por unidad de masa, potencia, trabajo de frontera móvil, trabajo de compresión y expansión, proceso politrópico de los gases. Otras formas de trabajo.

TEMA 3 - PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA PARA SISTEMAS CERRADOS

Primera ley de la termodinámica para ciclos, primera ley de la termodinámica para sistemas cerrados. Energía interna y entalpía, aplicación de la primera ley para procesos isobáricos, calor especifico a volumen y a presión constante para sustancias puras.

Energía interna, entalpía y calores específicos para gases ideales.

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA PARA SISTEMAS ABIERTOS

Conservación de la masa en un sistema abierto, flujo másico, caudal, conservación de la energía en sistemas abiertos.

Procesos de flujo estable estado estable, dispositivos que trabajan bajo FEEE. (Flujo permanente)

Procesos de flujo uniforme estado uniforme FUEU. (Flujo transitorio)

Aplicaciones prácticas de la primera ley de la termodinámica.

TEMA 4 - SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA PARA CICLOS, SISTEMAS CERRADOS Y ABIERTOS

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA PARA CICLOS

Máquina térmica, rendimiento térmico, refrigerador y bomba de calor, coeficiente de operación. Enunciado de la segunda ley para ciclos, enunciados de Kelvin-Planck, Clauisius. Ciclo de Carnot, postulados de Carnot, desigualdad de Clausius.

Máquina de movimiento perpetuo, procesos reversibles e irreversibles, causas de las irreversibilidades.

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA PARA SISTEMAS CERRADOS Y ABIERTOS

Entropía, propiedad termodinámica, unidades de la entropía, entropía por unidad de masa. Cambio de entropía para procesos reversibles e irreversibles. Balance de entropía para sistemas cerrados. Procesos adiabáticos reversibles. Cambio de entropía para gases ideales, diagrama T-s, representación de procesos y ciclos en los diagramas T-s. Balance de entropía para sistemas abiertos, proceso adiabático reversible, Aplicación de la segunda ley en procesos de FEEE (permanentes) y FUEU (transitorios)

Representación de procesos reales e ideales en el diagrama T-s . Diagrama h-s

RELACIONES T-ds. TRABAJO PERDIDO. EFICIENCIA ISENTROPICA

Relaciones TdS, eficiencia en procesos energéticos, eficiencia de máquinas en turbinas, bombas, compresores, toberas.

TEMA 5. EXERGIA, ANALISIS DE DISPONIBILIDAD

Exergía: potencial de trabajo de la energía

Exergía (potencial de trabajo) asociada con la energía cinética y potencial, Trabajo reversible e irreversibilidad, Eficiencia según la segunda ley, Cambio de exergía de un sistema

Exergía de una masa fija: exergía sin flujo (o de sistema cerrado) Exergía de una corriente de flujo: exergía de flujo (o corriente) Transferencia de exergía por calor, trabajo y masa

Transferencia de exergía por calor, Q, Transferencia de exergía por trabajo, W, Transferencia de exergía por masa, m

Principio de disminución de exergía y destrucción de exergía

Destrucción de exergía. Balance de exergía: sistemas cerrados, Balance de exergía: volúmenes de control Balance de exergía para sistemas de flujo estacionario, Trabajo reversible, Wrev, Eficiencia según la segunda ley para dispositivos de flujo estacionario.

EVALUACION.

(Considerando semestre de 16 semanas)

1° Parcial - 3 Semana -

2° Parcial - 7 Semana -

3° Parcial - 10 Semana -

4° Parcial - 13 Semana -

5° Parcial - 16 Semana -

* Trabajos (EES), intervenciones, quices, etc. Durante todo el semestre. Asignado a cada parcial

Tareas empleando el programa EES y/o el método tradicional, deben ser entregadas a mas tardar la fecha previamente fijada, no se recibirán tareas después de dicha fecha. Las tares con el EES deben ser enviadas al email: villamar@ula.ve

NO HAY DIFERIDO, SUSTITUTIVO, RECUPERATIVO, ETC. Solo se podrá presentar un examen diferido si existe una razón justificada.

Se tratara en la medida de lo posible ver algunas demostraciones de los fenómenos termodinámicos en el Laboratorio de Demostraciones Físicas.

BIBLIOGRAFIA.

- Cengel, Yunus. Termodinámica, Mc. Graw Hill, 2006

- Van Wylen. Termodinámica, Limusa 2002.

- Potter M., Scoot E., Termodinámica, Thomson, 2006

- Wark, K, Termodinámica, Mc. Graw Hill, 2001

- Potter, C., Termodinámica para Ingenieros. Mc. Graw Hill Serie Shaum, 2004

- J. B. Jones, Termodinamica para Ingenieros. Prentice Hall, 1996

- Tablas y diagramas de Termodinámica, Grupo de Termodinámica.

- Problemas de Termodinámica I, Grupo de Termodinámica.