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Objeto de estudio de la termodinamica

Objeto de estudio de la termodinamica

Limitaciones de la termodinámica – wikipedia

Para los ingenieros mecánicos el tema es muy importante porque tienen que tratar con motores térmicos. Los motores térmicos de todo tipo constituyen una aplicación muy importante y de uso comercial basada en principios termodinámicos. La termodinámica es muy importante tanto en la ingeniería mecánica como en la vida cotidiana.

Proceso termodinámico Los procesos termodinámicos son la conversión de un estado a otro. Si el valor de la propiedad macroscópica de un sistema en dos momentos diferentes es idéntico, se dice que el sistema está en un mismo estado en ese momento.

La termodinámica es una rama de la física que se ocupa de la materia y de la conversión de energía, en particular de la conversión de energía en calor y trabajo. Todos los objetos de interés en ingeniería contienen materia, por lo que la termodinámica suele estar incluida o implicada indirectamente en el análisis de casi todos los problemas de ingeniería.

La ingeniería mecánica es una rama de la ingeniería que combina los principios de la física y las matemáticas con la ciencia de los materiales para diseñar, analizar, fabricar y mantener sistemas mecánicos. … Es la rama de la ingeniería que implica el diseño, la producción y el funcionamiento de la maquinaria.

Aplicación de la termodinámica en la química

La termodinámica es una rama de la física que se ocupa del calor, el trabajo y la temperatura, y su relación con la energía, la entropía y las propiedades físicas de la materia y la radiación. El comportamiento de estas magnitudes se rige por las cuatro leyes de la termodinámica, que transmiten una descripción cuantitativa mediante magnitudes físicas macroscópicas medibles, pero que pueden explicarse en términos de componentes microscópicos mediante la mecánica estadística. La termodinámica se aplica a una gran variedad de temas de la ciencia y la ingeniería, especialmente la química física, la bioquímica, la ingeniería química y la ingeniería mecánica, pero también en otros campos complejos como la meteorología.

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Históricamente, la termodinámica se desarrolló a partir del deseo de aumentar la eficiencia de las primeras máquinas de vapor, en particular gracias al trabajo del físico francés Sadi Carnot (1824), que creía que la eficiencia de los motores era la clave que podía ayudar a Francia a ganar las guerras napoleónicas[1] El físico escocés-irlandés Lord Kelvin fue el primero en formular una definición concisa de la termodinámica en 1854[2], que decía: “La termodinámica es el tema de la relación del calor con las fuerzas que actúan entre las partes contiguas de los cuerpos, y la relación del calor con la agencia eléctrica”.

Objetivos de la termodinámica

La palabra “termodinámica” une raíces que transmiten las ideas de calor y movimiento. En general, el movimiento implica energía cinética y trabajo mecánico. La interconversión del calor y el trabajo mecánico es el núcleo de la ciencia de la termodinámica. Estamos familiarizados con la idea de que la energía cinética puede convertirse en trabajo; dada una disposición adecuada de cuerdas y poleas, un objeto que cae puede utilizarse para levantar otro objeto. La energía cinética también puede convertirse -o, como solemos decir, degradarse- en calor por los efectos de la fricción. Consideramos estos procesos como la conversión de la energía cinética de un objeto grande en un aumento de la energía cinética de los átomos y moléculas que componen los objetos calentados. Podemos decir que los movimientos mecánicos fácilmente visibles se convierten en movimientos mecánicos invisibles. La idea de que el calentamiento de un objeto aumenta la energía cinética de los átomos que lo componen se denomina teoría cinética del calor.

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A menudo es conveniente utilizar el término proceso microscópico para referirse a un acontecimiento que ocurre a nivel atómico o molecular. Llamamos proceso macroscópico a un proceso que ocurre a una escala mayor, aunque la connotación habitual es que un proceso macroscópico es observable en una cantidad de materia a granel. Cuando la fricción provoca la degradación del movimiento macroscópico en calor, podemos decir que el movimiento macroscópico se convierte en movimiento microscópico.

Qué es la termodinámica en química

Un sistema termodinámico incluye cualquier cosa cuyas propiedades termodinámicas sean de interés. Está inmerso en su entorno o ambiente; puede intercambiar calor con su entorno y realizar trabajo sobre él a través de un límite, que es la pared imaginaria que separa el sistema y el entorno ((Figura)). En realidad, el entorno inmediato del sistema interactúa directamente con él y, por tanto, influye mucho más en su comportamiento y propiedades. Por ejemplo, si estudiamos el motor de un coche, la gasolina que se quema dentro del cilindro del motor es el sistema termodinámico; el pistón, el sistema de escape, el radiador y el aire del exterior forman el entorno del sistema. La frontera está formada entonces por las superficies interiores del cilindro y del pistón.

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(a) Un sistema, que puede incluir cualquier proceso o valor relevante, está encerrado en un área. Los alrededores también pueden tener información relevante; sin embargo, es importante estudiar los alrededores sólo si la situación es un sistema abierto. (b) La gasolina que arde en el cilindro de un motor de automóvil es un ejemplo de sistema termodinámico.

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