• Author / Uploaded
• Julio Cesar Maldonado Calderon

• Categories
• Termodinámica
• Física y matemáticas
• Física
• Física Aplicada e Interdisciplinaria
• Ciencias fisicas

Citation preview

Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Unidad Culhuacán

Termodinámica I Unidad 1: Conceptos Básicos. Introducción a la Termodinámica.  1.3 Procesos y ciclos

M. En C. Jorge Alberto Sánchez Ramos.

1.3 Procesos y ciclos. Proceso termodinámico: Es simplemente, cualquier cambio del sistema de un estado de equilibrio termodinámico a otro. La serie de estados por los que pasa un sistema durante este proceso es una trayectoria del proceso. Existen una gran cantidad de trayectorias que puede seguir el proceso de un estado a otro, es decir, hay muchas formas en que el sistema puede pasar de un estado 1 al mismo estado 2.

Ciclo

termodinámico:

Es un grupo consecutivo o seriado de dos o mas procesos para los cuales el estado final y el estado inicial es el mismo, es decir regresan al sistema al estado de donde partió.

Análisis de un proceso de compresión. Cuando un gas en un dispositivo pistóncilindro se comprime de forma repentina, las moléculas cercanas a la superficie del émbolo no tendrán suficiente tiempo para escapar y se concentraran en una pequeña región frontal del émbolo, de modo que ahí se formará una zona de alta presión, esta diferencia de presión induce turbulencia, ocasiona diferencias de temperatura locales, por lo que el sistema no se encuentra en equilibrio. Un proceso real como el descrito, se denota como una línea discontinua entre los estados inicial y final.

Proceso de cuasi-equilibrio. Si en el proceso de compresión descrito, el embolo se mueve de su posición muy lentamente un distancia infinitesimal, las moléculas tendrán tiempo suficiente para redistribuirse y no habrá concentración de moléculas al frente del émbolo. La presión siempre será uniforme dentro del cilindro, en todos los lugares, manteniéndose prácticamente el equilibrio. El proceso de cuasi-equilibrio es un proceso que se mantiene infinitesimalmente cerca de un estado de equilibrio (casi en equilibrio). Es un proceso lento para permitirle al sistema ajustarse internamente, tal que las propiedades de una de sus partes no cambien mas rápido de lo que cambien esas propiedades en las otras partes del sistema. La trayectoria del proceso indica una serie continua de estados de equilibrio por las que pasa el sistema durante un proceso, y que únicamente corresponde a procesos de cuasi-equilibrio.

Importancia del proceso de cuasi-equilibrio. El proceso de cuasi-equilibrio es un caso idealizado y no corresponde a una representación autentica de un proceso real, análogamente, en mecánica se compararía con suponer a los cuerpos con masa puntual, y libres de fricción en un diagrama de cuerpo libre. Por medio de este modelo es posible modelar de manera muy aproximada el comportamiento de muchos procesos reales, dado que:

• Facilitan el análisis de los procesos termodinámicos reales. • Al ser una idealización, son perfectos, entonces, sirven como estándares de comparación para los procesos reales.

Procesos termodinámicos Los diagramas de procesos trazados mediante el empleo de propiedades termodinámicas en forma de coordenadas son muy útiles para tener una representación visual del proceso.

Proceso Isobárico: Es aquel durante el cual la presión «P» del sistema se mantiene constante durante todo el proceso. P1=P2

Proceso Isocórico (isométrico): Es aquel en el que el volumen específico «v» permanece constante durante todo el proceso. v1=v2

Proceso Isotérmico: Es aquel durante el cual la temperatura «T» permanece constante durante todo el proceso. T1=T2.

Proceso de flujo estacionario. Estacionario: Significa que no hay cambio con el tiempo, contrario a transitorio. Un gran número de dispositivos operan por largos periodos de tiempo bajo las mismas condiciones y se clasifican como dispositivos de flujo estacionario. Proceso de flujo estacionario: Proceso idealizado bajo el que se utilizan los dispositivos de flujo estacionario, que es posible definir como un proceso durante el cual un fluido fluye de forma estacionaria por un volumen de control. Es decir las propiedades del fluido pueden cambiar de un punto a otro dentro del volumen de control, pero en algún punto fijo permanecen sin cambio durante todo el proceso. Por lo tanto, el volumen «v», la masa «m» y el contenido total de energía «E» del volumen de control permanecen constantes durante un proceso de flujo estacionario.