Sistema: Se define como una cantidad de materia o una región en el espacio elegida para su análisis.
Sistema cerrado: Es en el que solo permite intercambiar energía y no permite la masa
Sistema abierto: Es aquel que es posible el intercambio de masa y energía.
Cualquier característica de un sistema se llama propiedad.
Las propiedades intensivas son aquellas independientes de la masa de un sistema.
Las propiedades extensivas son aquellas cuyos valores dependen del tamaño o extensión del sistema ejemplo: volumen.
Las propiedades extensivas por unidad de masa se llaman propiedades específicas.
Letras mayúsculas---- propiedades extensivas Letras minúsculas---- propiedades intensivas
Estado y equilibrio
La termodinámica trata con estados de equilibrio
Un sistema cerrado que alcanza el equilibrio térmico
El número de propiedades requeridas para fijar el estado de un sistema se determina mediante el postulado de estado:
El estado de un sistema comprensible simple se especifica por completo mediante dos propiedades intensivas independientes.
Por ejemplo: olla exprés
A mayor presión menor es el tiempo para calentar un alimento.
Cualquier cambio de un estado de equilibrio a otro experimentado por un sistema es un proceso, y la serie de estados por los que pasa un sistema durante este proceso es una trayectoria del proceso.
Estados de la material
Un fluido es un conjunto de moléculas que se ordenan aleatoriamente y se mantienen juntas a partir de fuerzas cohesivas débiles y fuerza que ejercen las paredes de un contenedor.
Liquido: Si el liquido de un vaso se derrama sobre una superficie, la forma del liquido cambia, pero su volumen permanece constante.
Gas: Adopta la forma de su recipiente ejemplo helio.
Sólidos: Sus partículas están fuertemente unidas.
Presión (fluido)
Presión= Fuerza Área
El colchón de una cama de agua mide 2.0m de largo por 2.0m de ancho y 30 Cm de profundidad
A) Encuentre el peso del agua en el colchón.
B) Encuentre la presión que ejerce el agua sobre el suelo cuando la cama de agua descansa en su posición normal. Suponga que toda superficie inferior de la cama tiene contacto con el suelo.
B) Encuentre la presión que ejerce el agua sobre el suelo cuando la cama de agua descansa en su posición normal. Suponga que toda superficie inferior de la cama tiene contacto con el suelo.
Presión sobre 1 solo punto= Absoluta
Presión absoluta: Presión que se quiere medir en un punto
Pmanometrica = Pabsoluta - Patmosferica
Pvacio = Patmosferica - Pbsoluta
Si el recipiente esta abierto:
La presión p a una profundidad h debajo de un punto del liquido al cual la presión es Po es mayor a una cantidad
Ejemplo:
La presión absoluta en el agua a una profundidad de 5m es de 145Kpa
Determine a) la presión atmosférica local
b) la presión absoluta a una profundidad de 5m en un líquido cuya densidad relativa es de 0.85 en el mismo lugar.
Ley de Pascal
En un elevador de automóviles en una estación de servicio de aire comprimido ejerce una fuerza sobre un pequeño pistón que tiene una sección transversal circular y un radio de 5 cm. Esta presión se transmite mediante un líquido a un pistón que tiene un radio de 15 cm que fuerza debe ejercer el aire comprimido para elevar un automóvil que pesa 13300N. Qué presión de aire ejerce esta fuerza.
MEDIDORES DE PRESION
El agua en un recipiente se presuriza con aire y la presión se mide por medio de un manómetro de varios fluidos. El recipiente se localiza en una montaña a una altitud de 1400m donde la presión atmosférica es 85.6Kpa. Determine la presión del aire en el respectivamente si h1=0.1m, h2=0.2m y h3=0.35m. Tome las densidades del agua, aceite y mercurio iguales a 1000 kg/m3, 850kg/m3 y 13600 kg/m3, respectivamente.
La presión manométrica en el tanque de aire de la figura es 80Kpa. Calcule la altura diferencias h de la columna de mercurio.
Calor: Transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un cuerpo.
Temperatura: Magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico.
Agua dulce y de mar fluyen en tuberías horizontales conectadas entre sí mediante un manómetro de tubo determine la diferencia de presión entre las 2 tuberías considerando la densidad del agua de mar a este punto de 1035 Kg/m3 se puede ignorar la columna de aire en el análisis.
Barómetro
El barómetro básico se puede utilizar para medir la altura de un edificio. Si las lecturas barométricas en la parte superior y en la base del edificio son 730 y 755mm Hg respectivamente. Determine la altura del edificio. Tome las densidades del aire y del mercurio como 1.18Kg/m3 y 13600 kg/m3 respectivamente.
Temperatura y ley cero de la termodinámica
Escalas de temperatura
Celcuis (ºC) Fahrenheit (ºF)
Punto fijo inferior (punto de hielo) 0º 32º
Punto fijo superior (punto de vapor) 100º 212º
T (ºF) =1.8T (ºC) + 32
T (ºK) = T (ºC) + 273.15
T(R) = T (ºF) + 459.67
T(R) = 1.8 T (K)
Si nos interesa una diferencia de temperatura
Ley cero de la termodinámica (R.H. Fowler, 1931)
100 – T (ºC) = 212 – T (ºF)
100 180
Ley cero de la termodinámica
Si 2 elementos están en equilibrio con un tercero entonces esos 2 elementos están en equilibrio térmico.
Una campana de 250mm de diámetro se coloca sobre una superficie plana y el aire se evacua hasta un vacio de 700mm de Hg, el barómetro local da una lectura de 760mm. Encuentre la presión absoluta dentro de la campana.
Calcule la presión en un cilindro de 200mm de diámetro como se muestra en la figura, si el resorte se comprime 40cm
