capitulo1conceptos

TERMODINAMICA METALURGICA I PROF: MARIA ROSA JELCIC

1

1.1 SISTEMA TERMODINAMICO

Sistema: cantidad de materia o una región en el espacio elegida para ser estudiada.

sistema

Alrededores: masa o región fuera del sistema.

Frontera: superficie real o imaginaria que separa al sistema de los alrededores.

alrededores frontera


2

TIPOS DE SISTEMAS

Sistema cerrado (masa de control): constituido por una cantidad fija de masa.

No entra ni sale masa en un sistema cerrado.

La energía en forma de calor o trabajo puede cruzar la frontera.

El volumen no tiene que ser fijo.

Sistema cerrado

Masa

NO

Energía

SI


3

•Sistema abierto o volumen de control:región seleccionada del espacio.

La masa y la energía pueden cruzar la frontera de un volumen de control.

La frontera se denomina superficie de control.

Volumen de control

masa

SI

energía

SI

superficie de control


4

Sistema aislado: no tiene ninguna interacción con el entorno o alrededores.

Ni la masa ni la energía cruzan la frontera del sistema.


5

Las relaciones termodinámicas aplicables a sistemas cerrados y abiertos son diferentes.

Por lo tanto es importante reconocer el tipo de sistema antes de comenzar el análisis del problema.


6

1.2 PROPIEDADES DE UN SISTEMA

Es cualquier característica de un sistema.

No todas son independientes.

Ejemplos: m = 12 kg

V = 3 m3

T = 298 K

P = 3 atm

= 1 kg / m3


7

Pueden ser:

• Intensivas: son independientes del tamaño del sistema. No dependen de la masa.

• Extensivas: dependen del tamaño del sistema. Dependen de la masa.

1/2 m

1/2 V

P

T

1/2 m

1/2 V

P

T

intensivas

extensivas


8

Las propiedades extensivas se pueden transformar en intensivas:

• Específicas: si se refieren con respecto a la unidad de masa.

Ej: Volumen específico:

•Molares: si se refieren con respecto a la unidad de mol.

Ej: Volumen molar:

m

Vv

n

VV


9

1.3 ESTADO: Conjunto de propiedades que definen la condición precisa en la que existe un sistema termodinámico.

Estado 1 Estado 2

m1 = 2 kg

T1 = 20ºC

V1 = 1m3

m2 = 2 kg

T2 = 30ºC

V2 = 3m3


10

1.4 PROCESO: es una transformación que produce un cambio de estado del sistema (propiedades del sistema).

Estado Inicial trayectoria Estado Final

TRAYECTORIA: serie de estados por los cuales pasa un sistema durante un proceso.


11

Ejemplos:

P

V

1 2P

V

1

2


12

ISOTERMICOS: T = CTE

PROCESOS ISOBARICOS: P = CTE

ISOCORICOS o ISOMETRICOS:

V = CTE


13

1.5 CICLO: Es un proceso al término del cual el sistema regresa a su estado inicial.

trayectoria

Estado Inicial = Estado Final

V

P1 2

34


14

1.6 EQUILIBRIO: el sistema no experimenta cambios cuando se encuentra aislado de los alrededores.

ESTADO DE BALANCE


15

•Es una condición en la que no existe tendencia al cambio en ninguna propiedad del sistema.

•Todas las propiedades termodinámicas tienen valores uniformes en cada parte del sistema.

•La única manera de producir cambios en las propiedades es a través de alguna interacción a través de la frontera del sistema.


16

EQUILIBRIO TERMODINAMICO

•Equilibrio térmico: T es la misma en todo el sistema.

20ºC 25ºC

41ºC 35ºC

30ºC 30ºC

30ºC 30ºC

ANTES DESPUES


17

•Equilibrio mecánico: P es la misma en todo el sistema. (Puede haber variación de P en el sistema como resultado de efectos gravitacionales).

•Equilibrio de fases: masa de cada fase alcanza un nivel de equilibrio.

•Equilibrio químico: la composición química del sistema no cambia con el tiempo.


18

1.7 Proceso cuasiestático o de cuasiequilibrio: es un proceso ideal, suficientemente lento, en el cual las desviaciones a partir del equilibrio son infinitesimales.

compresión lenta

V1V2

sistema


19

Los dispositivos que producen trabajo al operar en cuasiequilibrio entregan la mayor parte de trabajo.

Se puede considerar como estados de equilibrio a todos aquellos estados por los cuales atraviesa el sistema durante el proceso.


20

1.8 Proceso fuera del equilibrio: ocurre si el sistema se desvía por más de una cantidad infinitesimal a partir del equilibrio.

La mayoría de los procesos reales son fuera del equilibrio.


21

V1 V2 V1 V2

EXPANSION COMPRESION


22

1.9 FUNCIONES DE ESTADO O DE PUNTO

Al producirse un cambio en el estado termodinámico:

Estado Inicial Estado Final

el cambio en el valor de la propiedad termodinámica es fijo y se define sólo por los estados extremos.

E (energía) dE

admite diferencial exacta


23

1.10 FUNCIONES DE TRAYECTORIA:

dependen del tipo de proceso, es decir, de cómo se produce el cambio.

Q (calor) No admiten

W (trabajo) diferencial exacta

Q y W


24

1.11 PROCESO REVERSIBLE: es una transformación ideal. Se caracteriza por permitir el retorno al estado inicial, pasando por una sucesión de estados de equilibrio sin producir alteración en los alrededores.

El sistema y los alrededores deben ser devueltos a sus estados iniciales respectivos.

capitulo1conceptos

Documents