PPT 1 TERMODINAMICA y ENERGIA

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TERMODINÁMICA Y ENERGÍA
TERMODINÁMICA
Dr: ASTUÑAUPA BALVIN VCTOR
SESIÓN:1 
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https://www.youtube.com/watch?v=WN9ssJSCIEA
VIDEO: UN VISTAZO A LA TERMODINAMICA
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Termodinámica 
Energía, clases 
Unidades
Aplicaciones de la termodinámica
CONTENIDO TEMÁTICO
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INTRODUCCIÓN
En esta sesión trataremos de acercarnos a la termodinámica partiendo de su definición y conceptos de energía con la finalidad de comprender posteriormente sus principios y sus leyes, así mismo se explicara los sistemas de unidades de la energía en el SI, finalmente veremos su aplicación.
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Sección fría 
Sección caliente 
Máquina Térmica a vapor
INTRODUCCIÓN
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Máquina Térmica de Combustión
INTRODUCCIÓN
TERMODINÁMICA
La termodinámica se puede definir como la ciencia de la energía. El término termodinámica proviene de las palabras griegas therme (calor) y dynamis (fuerza), lo cual corresponde a lo mas descriptivo de los primeros esfuerzos por convertir el calor en energía
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La termodinámica surgió como ciencia, cuando Thomas Savery en 1697 y Thomas Newcomen en 1712 construyeron en Inglaterra las primeras maquinas de vapor
La primera y la segunda leyes de la termodinámica surgieron de forma simultánea a partir del año 1850, pricipalmente de los trabajos de William Rankine, Rudolph Clausius y Lord Kelvin ( antes William Thomson ).
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La termodinámica  estudia las transferencias de calor, la conversión de la energía y la capacidad de los sistemas para producir trabajo. Las leyes de la termodinámica explican los comportamientos globales de los sistemas macroscópicos en situaciones de equilibrio.
La Termodinámica se desarrolla a partir de cuatro Principios y Tres Leyes:
Principio Cero: permite definir la temperatura como una propiedad.
Ley Cero de La termodinámica: permite definir de equilibrio entre sistemas. 
Primer Principio: define el concepto de energía como magnitud conservativa.
Primera Ley de La Termodinámica: relación entre las energías interna calor y trabajo
¿QUE ESTUDIA LA TERMODINAICA? 
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Segundo Principio: define la entropía como magnitud no conservativa, una medida de la dirección de los procesos.
Tercer Principio: postula algunas propiedades en el cero absoluto de temperatura.
Es un principio general que impone restricciones a la dirección de la transferencia de calor, y a la eficiencia posible en los motores térmicos.
En cualquier proceso cíclico, la entropía aumentará, o permanecerá igual. 
Estipula que la entropía total de un sistema más su entorno no puede disminuir; puede permanecer constante para un proceso reversible pero siempre debe aumentar para un proceso irreversible (NASA)
Segunda Ley de la termodinámica:
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La temperatura nos permite conocer el nivel de energía térmica con que cuenta un cuerpo. Las partículas que poseen los cuerpos se mueven a una determinada velocidad, por lo que cada una cuenta con una determinada energía cinética. El valor medio de dicha energía cinética <Ec> está directamente relacionado con la temperatura del cuerpo. Así. 
Mayor <Ec> mayor Temperatura
Menor <Ec> Menor Temperatura
La temperatura es una magnitud escalar que mide la cantidad de energía térmica que tiene un cuerpo. En el caso de los gases su valor es proporcional a la energía cinética media de las moléculas, según la expresión:
T=k⋅<Ec>
Temperatura (T): Su unidad de medida en el S.I es el Kelvín ( K )
Constante universal k: es igual para todos los gases. unidad de medida en el S.Il es el  ( K/J )
<Ec> del gas. Su unidad de medida en el S.I es el Julio ( J )
PRIMER PRINCIPIO - TEMPERATURA 
Escalas de temperatura
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Conversión de escalas
Celsius y Farenheit
Celsius y Kelvin
Farenheit y Kelvin
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Un anillo de acero, de 75 mm de diámetro interior a 20 °C, ha de ser calentado e introducido en un eje de latón de 75,05 mm de diámetro a 20 °C. 
¿A qué temperatura grados Kelvin y Farenger ha de calentarse el anillo? 
b) ¿A qué temperatura tendríamos que enfriar el conjunto para que el anillo saliera él solo del eje? 
 Otro Datos:
Coeficiente de dilatación del acero: 12 x 10-6 °C-1
coeficiente de dilatación del latón: 20 x 10-6 °C-1
Ejercicio 1 
Ecuación de Dilatación Termina
Solución a):
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A qué temperatura tendríamos que enfriar el conjunto para que el anillo saliera él solo del eje? 
Solución b:
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82,3631 °C
82,3631 °C
K
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La ley cero de la termodinámica establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, estos están en equilibrio térmico entre si.
R. H. Fowler fue el primero que formuló y nombró la ley cero en 1931.
LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA - EQUILIBRIO
Se dice que dos cuerpos están en equilibrio térmico cuando, al ponerse en contacto, sus variables de estado no cambian. En torno a esta simple idea se establece la ley cero.
A y B no están en contacto directo pero C esta en contacto directo con A y B , sin embargo se encuentra en equilibrio entre A y B
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PRIMER PRINCIPIO - ENERGIA 
La energía se puede considerar como la capacidad para causar cambios. Como son el trabajo y el calor.
La energía térmica es la energía interna que poseen los cuerpos debida a la agitación de las partículas (moléculas, iones, átomos) que los componen.
Las partículas en movimiento son los responsables de la energía térmica o interna.
FORMAS DE ENERGÍA
La energía puede existir en varias formas: térmica, mecánica (trabajo), calorífica (calor), cinética, potencial, eléctrica, magnética, química y nuclear, cuya suma conforma la energía total E de un sistema
ENERGÍA TÉRMICA
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ENERGÍA MECÁNICA
Se define como la forma de energía que se puede convertir completamente en trabajo mecánico de modo directo mediante un dispositivo mecánico como una turbina ideal. Las formas más familiares de energía mecánica son la cinética y la potencial.
W
WFd
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EL CALOR (Q)
El calor se define como la forma de energía que se transfiere entre dos sistemas (o entre un sistema y el exterior) debido a una diferencia de temperatura.
El calor es una interacción de energía que ocurre entre un sistema y sus alrededores
	La energía necesaria para aumentar la temperatura de una sustancia y es proporcional a la masa de la sustancia y a la diferencia de temperatura.
Donde C es la capacidad calórica 
La constante de proporcionalidad c se llama calor específico su unidad son 𝐽/(𝑘𝑔 𝐾) o 𝐽/(𝑘𝑔 𝑜𝐶)
 
LF, LV, LS,
El calor específico es una propiedad de la sustancia:
Agua		
Aluminio 
Hielo		
Cobre	
Un trozo de hielo de a se coloca en de agua a . ¿A qué temperatura y en qué fase quedará la mezcla final?
Ejercicio 2 
Solución:
Agua		
Aluminio 
Hielo		
Cobre	
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UNIDADES DIMENSIONES FACORES Y PREFIJOS DE ENERGIA
Las siete dimensiones
fundamentales en el SI
Prefijos Estándar en SI
Factores de Conversión de energía 
Joule (J)= Kg.m2/s2
Btu (británica)
Calorías (Cal)
Unidades 
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FACTORES DE CONVERSION
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FACTORES DE CONVERSION
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Para los valores de las velocidad (V1) de 40 m/s, velocidad (V2) de 300 m/s y entalpia (h1) igual a 3231.7 kJ/kg, determine el valor de la entalpia (h2) considerando la siguiente relación: 
Ejercicio 3 
Solución:
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Generador de vapor
Turbina
Paneles solares 
Autoclave
Calefacción portátil
Todas las actividades en la naturaleza, tienen que ver con cierta interacción entre la energía y la materia
APLICACIÓN DE LA TERMODINÁMICA
Sistema de refrigeración de automóvil
compresora
	Código de biblioteca	LIBROS/REVISTAS/ARTÍCULOS/TESIS/PÁGINAS WEB.TEXTO
	536.7/C43a
 	YUNUS &BOLES, Gen gel-Michael. “Termodinámica”. 5ª. Edición. México-Editorial Mc Graw Hill-2006-990 p- ISBN: 970-10-5611-6
	536.7-R7
 	- ROLLE, Kart:”Termodinámica”-6ª.Edición-México- Editorial Pearson Educación- 2006-768 p.- ISBN: 970-26-0757-4
 
	536.7-W26
 	-KENNETH & DONAL, Wark-Richards:”Termodinámica”-6ª- Edición- España-McGraw Hill- 2001- 1048 p.-ISBN: 84-481-2829-X
 
	 	http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/termo/Termo.html
 
	 	 https://deisysegura.wordpress.com/fisica-termodinamica/calor/4-e-la-primera-ley-de-la-termodinamica-aplicaciones-de-la-primera-ley/
	 	 
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