Conceptos básico de termodinámica

La termodinámica se define como la ciencia de la energía. El término proviene de las palabras griegas therme (calor) y dynamis (fuerza). En la actualidad, el concepto se interpreta de manera más amplia para incluir los aspectos de energía y sus transformaciones. Esta ciencia surgió como tal hasta que Thomas Savery en 1697 y Thomas Newcomen en 1712 construyeron en Inglaterra las primeras máquinas de vapor atmosféricas exitosas.

Máquina de Newcome

El enfoque macroscópico del estudio de la termodinámica que no requiere conocer el comportamiento de cada una de las partículas se llama Termodinámica clásica, y proporciona un modo directo y fácil para la solución de problemas de ingeniería.Un enfoque más elaborado, basado en el comportamiento promedio de grupos grandes de partículas individuales, es el de la termodinámica estadística.

En la naturaleza, todas las actividades tiene que ver con cierta interacción entre energía y la materia; por consiguiente, es difícil imaginar un área que no se relacione de alguna manera con la termodinámica. Comúnmente la termodinámica se encuentra en muchos sistemas de ingeniería y otros aspectos de la vida. 

EJEMPLO.- El corazón bombea sangre de forma constante a todo el cuerpo, diferentes conversiones de energía ocurren en trillones de células y el calor corporal generado se emite al medio ambiente en forma constante.

Un sistema se define como una cantidad de materia o una región en el espacio elegida para análisis. la masa o región fuera de un sistema se conoce como alrededores. la superficie real o imaginaria que separa al sistema de sus alrededores se llama frontera. La frontera de un sistema puede ser fija o móvil. En términos matemáticos, la frontera tiene espesor cero, por tanto, no puede contener ninguna masa ni ocupar un volumen en el espacio. 

Los sistemas se pueden considerar cerrados o abiertos , dependiendo de si se eligen para estudio una masa fija o un volumen fijo en el espacio. Un sistema cerrado (conocido también como masa de control) consta de una cantidad fija de masa y ninguna otra puede cruzar su frontera. Pero la energía, en forma de calor o trabajo puede cruzar la frontera; y el volumen de un sistema cerrado no tiene por que ser fijo. Si en casos especiales se prohíbe el intercambio de energía, entonces se trata de un sistema aislado.

 Un sistema cerrado, o un volumen de control, como suele llamarse, es una región elegida apropiadamente en le espacio. Generalmente encierra un dispositivo que tiene que ver con un flujo másico. Tanto la masa como la energía pueden cruzar la frontera de un volumen de control. la frontera de un volumen de control se conoce como superficie de control, y pueden ser reales o imaginarias. Un volumen de control puede ser fijo en tamaño y forma, o bien podría implicar  una frontera móvil.

Cualquier característica de una sistema se llama propiedad. Algunas propiedades muy familiares son presión P, temperatura T, volumen V entre muchas otras no tan familiares. Se considera que las propiedades son intensivas o extensivas. Las propiedades intensivas son aquellas independientes de la masa de un sistema, como temperatura, presión y densidad. Las propiedades extensivas son aquellas cuyo valor depende del tamaño o extensión del sistema como la masa total, volumen total y cantidad de movimiento total son ejemplos de propiedades extensivas.

La  densidad se define como la masa por unidad de volumen. El reciproco de la densidad es el volumen específico que se define como el volumen por unidad de masa.

Termodinámica

Áreas de aplicación

sistemas cerrados y abiertos

propiedades de un sistema

densidad y densidad relativa