Sesión_1_Termodinámica_SI

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TERMODINÁMICA 
 
 
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INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA 
 
INTRODUCCIÓN 
La Termodinámica es una rama tanto de la Física como de la Química. Los científicos que trabajan en 
estos campos han desarrollado los principios básicos que rigen el comportamiento físico y químico de 
la materia con respecto a la energía. Además, las relaciones básicas entre las propiedades de la 
materia que se ven afectadas por las interacciones energéticas han evolucionado. Por otro lado, para 
estudiar y diseñar sistemas energéticos, los ingenieros utilizan esta información básica como parte de 
la Ingeniería. 
En esta sesión se revisan algunos de los conceptos básicos y de las definiciones presentados en 
experiencias curriculares previas y se presentan otros nuevos que son importantes en el estudio de la 
ingeniería termodinámica. Puesto que la mayoría de los puntos son temas de revisión, 
frecuentemente las exposiciones son breves. 
 
SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES 
❖ El Sistema Internacional de Unidades (del francés: Le Système International d'Unités), 
abreviado SI, también denominado Sistema Internacional de Medidas, es el nombre que 
recibe el sistema de unidades que se usa en la mayoría de los países y es la forma actual del 
sistema métrico decimal. 
❖ El SI también es conocido como «sistema métrico», especialmente en las naciones en las que 
aún no se ha implantado para su uso cotidiano. 
❖ Fue creado en 1960 por la Conferencia General de Pesos y Medidas, que inicialmente 
definió seis unidades físicas básicas. En 1971 se añadió la 7ma unidad básica, el mol. 
❖ Una de las principales características, que constituye la gran ventaja del SI, es que sus 
unidades están basadas en fenómenos físicos fundamentales. La única excepción es la unidad 
de la magnitud masa, el kilogramo, que está definida como «la masa del prototipo internacional 
del kilogramo» o aquel cilindro de platino e iridio almacenado en una caja fuerte de la Oficina 
Internacional de Pesos y Medidas. 
❖ Las unidades del SI son la referencia internacional de las indicaciones de los instrumentos de 
medida y a las que están referidas a través de una cadena ininterrumpida de calibraciones o 
comparaciones. Esto permite alcanzar la equivalencia de las medidas realizadas por 
instrumentos similares, utilizados y calibrados en lugares apartados y por ende asegurar, sin la 
necesidad de ensayos y mediciones duplicadas, el cumplimiento de las características de los 
objetos que circulan en el comercio internacional y su intercambiabilidad. 
❖ Desde el 2006 se está unificando el SI con la norma ISO 31 para formar el Sistema 
Internacional de Magnitudes (ISO/IEC 80000). Hasta mayo del 2008 ya se habían publicado 
7 de las 14 partes de las que consta. 
 
 
 
 
 
 
 
Distintos instrumentos de medición 
calibrados en escalas que 
pueden o no pertenecer al Sistema 
Internacional de Unidades 
 
 
 
 
SESION 1 
 
TERMODINÁMICA 
 
 
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ESTRUCTURA DEL SI 
El SI constan de 7 unidades fundamentales, 2 unidades suplementarias o auxiliares y de muchas 
unidades derivadas correspondientes a igual número de magnitudes. 
 
UNIDADES FUNDAMENTALES 
 
MAGNITUD FUNDAMENTAL SÍMBOLO UNIDAD BASE SIMBOLO 
Longitud L metro m 
Masa M kilogramo kg 
Tiempo T segundo s 
Intensidad de corriente eléctrica I ampere A 
Temperatura termodinámica  kelvin K 
Intensidad luminosa J candela cd 
Cantidad de sustancia N mol mol 
 
 
 
PREFIJOS UTILIZADOS CON LAS UNIDADES DEL SI 
 
Factor Prefijo Símbolo 
1000000000000000000000000 = 1024 yotta Y 
1000000000000000000000 = 1021 zetta Z 
1000000000000000000 = 1018 exa E 
1000000000000000 = 1015 peta P 
1000000000000 = 1012 tera T 
1000000000 = 109 giga G 
1000000 = 106 mega M 
1000 = 103 kilo k 
100 = 102 hecto h 
10 = 101 deca da 
0,1 = 10−1 deci d 
0,01 = 10−2 centi c 
0,001 = 10−3 mili m 
0,000001 = 10−6 micro  
0,000000001 = 10−9 nano n 
0,000000000001 = 10−12 pico p 
0,000000000000001 = 10−15 femto f 
0,000000000000000001 = 10−18 atto a 
0,000000000000000000001 = 10−21 zepto z 
0,000000000000000000000001 = 10−24 yocto y 
 
 
 
 
 
 
 
TERMODINÁMICA 
 
 
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UNIDADES DE USO PERMITIDO CON LAS DEL SI 
 
Cantidad Unidad Símbolo Conversión 
Tiempo 
minuto min 1 min = 60 s 
hora h 1 h = 60 min = 3600 s 
día d 1 d = 24 h = 86400 s 
Volumen litro (a) l, L 1 L = 1 dm3 = 10−3 m3 
Masa tonelada (b) t 1 t = 103 kg 
 
 
(a) El símbolo L fue adoptado en 1979 para no confundir el símbolo l con el número 1 
(b) En países de lengua inglesa esta unidad se conoce como “tonelada métrica” 
 
 
UNIDADES DE USO TEMPORAL 
 
Cantidad 
Física 
Unidad Símbolo Conversión 
Energía kilowatt-hora kWh 1 kWh = 3,6 MJ 
Área hectárea ha 1 ha = 1hm2 =104 m2 
Presión bar bar 1 bar = 105 Pa 
Radioactividad curie Ci 1 Ci = 3,7x1010 Bq 
 
 
ALGUNAS UNIDADES DESAPROBADAS POR SI (a) 
 
Unidad Conversión 
torr 1 torr = (101325/760) Pa 
atmósfera estándar 1 atm = 101325 Pa 
kilogramo - fuerza (kgf) 1 kgf = 9,80665 N 
caloría 4,1868 J 
micron 1  = 1 m = 10−6 m 
 
(a) Pertenecientes al sistema CGS, como, por ejemplo, erg, poise, dina, gauss, oersted, 
maxwell, etc 
 
 
ALGUNAS OTRAS EQUIVALENCIAS 
 
a. Longitud: 
 
1 milla terrestre = 1609 m 
1 milla marítima = 1852 m 
1 yd = 3 pies = 91,44 cm 
1 pie = 12 pulg = 30,48 cm 
1 pulg = 2,54 cm 
1 A = 10−8 cm = 10−10 m 
1  = 10−4 cm = 10−6 m 
 
b. Masa: 
 
1 kg = 103 g = 2,2 lb 
 
TERMODINÁMICA 
 
 
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1 lb = 453,6 g = 16 onzas 
1 onza = 28,35 g 
1 u = 1,6x10−24 g 
1 t = 103 kg = 1 Mg = 1 Mg 
1 quilate = 2x10−4 kg 
1 t(USA) = 2000 lb 
1 t(UK) = 2240 lb 
 
c. Volumen: 
 
1 gal(USA) = 3,785 L 
1 gal(UK) = 4,546 L 
1 gal(Perú) = 4 L 
1 pie3 = 28,32 L = 7,48 gal(USA) 
1 L = 103 mL = 103 cm3 = 1 dm3 
1 barril = 42 L 
 
d. Presión: 
 
1 bar = 105 Pa = 750,062 Torr 
1 atm = 101325 Pa = 760 mmHg = 760 Torr 
1 atm = 14,7 lb/pulg2 = 14,7 PSI 
1 mmHg = 133, 3224 Pa 
 
 
e. Energía: 
 
1 Wh = 3,6x103 J 
1 erg = 10-7 J 
1 BTU = 252 cal 
1 kcal = 3,97 BTU 
1 Megatón = 106 t 
 
 
 
EL SISTEMA INGLES DE UNIDADES 
 
MAGNITUD FÍSICA UNIDAD Y SÍMBOLO 
Masa libra-masa (lbm) 
Longitud pie (ft) 
Tiempo segundo (s) 
Temperatura Rankine (°R) 
Fuerza libra-fuerza (lbf) 
 
 
 
 
 
 
TERMODINÁMICA 
 
 
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OBSERVACIONES 
1. Caudal (Q). El caudal de flujo, llamado también gasto, se define como la cantidad de volumen 
de fluido que atraviesa la sección recta de un flujo en cada unidad de tiempo. 
 
 
 
2. Ecuación de Continuidad. El caudal de un flujo líquido es el mismo en cualquier sección recta 
de un tubo de corriente. 
 
 
 
 
3. Ecuación de Bernoulli. La ecuación de Bernoulli nos dice que la suma de la presión (P), de la 
energía cinética por unidad de volumen ( ), y la energía potencial por unidad de volumen 
(ρgh) tiene el mismo valor a lo largo de una misma línea de corriente.