Sistemas Termodinámicos

• Sistemas Termodinámicos:
  • Cerrados: No intercambian masa, solo energía.
  • Abiertos: Intercambian masa y energía. Son los más aplicables a máquinas.
  • Inertes: Teóricos, no intercambian energía ni masa.
  • Adiabáticos: No existen en la realidad, no intercambian calor con el entorno.

Fluidos de Trabajo

• Fluidos comunes: Aire (gas ideal) y agua en varios estados (excepto sólido).
• Gases Ideales: Movimiento aleatorio, ocupan todo el volumen disponible.
• Parámetros de estado: Presión, volumen y temperatura (necesarios dos para calcular el tercero).

Ecuación General de los Gases Ideales

• Relaciona presión, volumen y temperatura de un gas ideal.
• Fórmula básica: (PV = nRT)

Energía Interna

• Energía Interna (U): Función de estado que mide la energía de un sistema.
• Sensación de calor/frío: Relacionada con la variación de energía interna.
• Función de Estado vs. Función de Trayectoria:
  • Punto de referencia inicial y final.
  • Independiente del camino tomado.

Primer Principio de la Termodinámica

• Ecuación: (Q = \Delta U + W)
• Casos Especiales:
  • Evolución a temperatura constante: (\Delta U = 0)
  • Evolución a volumen constante: (W = 0)
  • Evolución adiabática: (Q = 0)

Entropía

• Función de Entropía: Mide la pérdida de energía en un sistema.
• Desafío: Minimizar la tasa de aumento de entropía para mejorar eficiencia.

Gases Ideales y Reales

• Gases Ideales: Baja presión, baja densidad, sin volumen molecular (covolumen).
• Gases Reales: Tienen en cuenta el covolumen.
• Ley de Boyle-Mariotte: Relación inversa presión-volumen a temperatura constante.

Leyes de los Gases

• Ley de Charles: Volumen proporcional a temperatura a presión constante.
• Ley de Gay-Lussac: Presión proporcional a temperatura a volumen constante.
• Ley Combinada: Combinación de las tres leyes anteriores; relación entre presión, volumen y temperatura.

Constante R

• Constante R: Relaciona presión, volumen y temperatura de gases ideales.
• Valor de R para el aire: Cerca de 29.27 J/(kg·K).

Ejemplos Gráficos

• Diagramas P-V: Área representa trabajo.
• Diagramas T-S: Área representa energía térmica.

Nota: La próxima clase es dentro de 15 días debido a un feriado.