Termofluidos

TermofluidosOrale BitchesSistemas de unidadesSI (Sistema Internacional): metro, kilogramo, segundo, Kelvin, ampere, mol y candelaSistema Ingls: pie, libra-masa, segundo, FarenheitMKSCGSConceptos bsicosSistema: Un sistema se define como una cantidad de materia o una regin en el espacio elegida para anlisis.Frontera: . La superficie real o imaginaria que separa al sistema de sus alrededores se llama frontera. La frontera de un sistema puede ser fija o mvil.Estado: El estado de un sistema compresible simple se especifica por completo mediante dos propiedades intensivas independientes.Proceso: Cualquier cambio de un estado de equilibrio a otro experimentado por un sistema es un proceso, y la serie de estados por los que pasa un sistema durante este proceso es una trayectoria del proceso Variable termodinmica: Las variables termodinmicas o variables de estado son las magnitudes que se emplean para describir el estado de un sistema termodinmicoVariables TermodinmicasIntensivas:TemperaturaPresinDensidad

Extensivas:Masa TotalVolumen Total

Especficas:Propiedades extensivas por unidad de masaMasa especficaVolumen especfico

Principales propiedades Funcin de estadoEn termodinmica, una funcin de estado o variable de estado es una magnitud fsica macroscpica que caracteriza el estado de un sistema en equilibrio, y que no depende de la forma en que el sistema lleg a dicho estado.

Variables de estadoAlgunas variables de estado de un sistema en equilibrio son:

la energa internala presinla temperaturael volumenla entalpala entropala densidadla polarizacinla energa libre de GibbsLey cero de la termodinmicaLa ley cero de la termodinmica establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio trmico con un tercero, estn en equilibrio trmico entre s.

Dos cuerpos estn en equilibrio trmico si ambos tienen la misma lectura de temperatura incluso si no estn en contacto.

Escalas Termomtricas y Temperatura absoluta y relativaSegn como se definan, las escalas pueden ser absolutas por ser definidas en relacin al cero absoluto de temperatura y las relativas que se definen de otra manera, usualmente tomando dos puntos relativos a la temperatura de un material en instantes concretos.

Estados de la materia

Conservacin de la masa

Formas de energaEl calor se define como la forma de energa que se transfiere entre dos sistemas (o entre un sistema y el exterior) debido a una diferencia de temperatura. Un proceso durante el cual no hay transferencia de calor se denomina proceso adiabticoComo forma de energa, el calor tiene unidades de energa, la ms comn es el kJ (o Btu). La cantidad de calor transferida durante el proceso entre dos estados (1 y 2) se denota mediante Q12 o slo Q.

Trabajo: el trabajo es la transferencia de energa relacionada con una fuerza que acta a lo largo de una distancia, si la energa que cruza la frontera de un sistema cerrado no es calor, debe ser trabajo.

Tipos de energaU=Energa internaPrimera Ley de la Termodinmica La primera ley de la termodinmica establece que la energa no se puede crear ni destruir durante un proceso; slo puede cambiar de forma. Por lo tanto, cada cantidad de energa por pequea que sea debe justificarse durante un proceso.La primera ley no hace referencia al valor de la energa total de un sistema cerrado en un estado, tan slo establece que el cambio de energa total durante un proceso adiabtico debe ser igual al trabajo neto realizado

Clases de sistemas

Gases IdealesEntalpaProcesoCualquier cambio de un estado de equilibrio a otro experimentado por un sistema es un proceso, y la serie de estados por los que pasa un sistema durante este proceso es una trayectoria del proceso Cuando un proceso se desarrolla de tal manera que todo el tiempo el sistema permanece infinitesimalmente cerca de un estado de equilibrio, estamos ante un proceso cuasiesttico, o de cuasiequilibrio.El prefijo iso- se usa con frecuencia para designar un proceso en el que una propiedad particular permanece constante. Por ejemplo, un proceso isotrmico es aquel durante el cual la temperatura T permanece constante; un proceso isobrico es en el que la presin P se mantiene constante, y un proceso isocrico (o isomtrico) es aquel donde el volumen especfico v permanece constante. Segunda Ley de la TermodinmicaEl enunciado de Kelvin-Planck de la segunda ley de la termodinmica establece que ninguna mquina trmica puede producir una cantidad neta de trabajo mientras intercambia calor con un solo depsito. El enunciado de Clausius de la segunda ley expresa que ningn dispositivo puede transferir calor de un cuerpo ms fro a otro ms caliente sin dejar un efecto sobre los alrededores. EntropaCiclo de CarnotEl ciclo de Carnot es un ciclo reversible compuesto por cuatro procesos reversibles, dos isotrmicos y dos adiabticos. Los principios de Carnot establecen que las eficiencias trmicas de las mquinas trmicas reversibles que operan entre dos depsitos son las mismas, y que ninguna mquina de este tipo es ms eficiente que una reversible que opera entre los mismos dos depsitos.

Proceso ReversibleUn proceso reversible se define como un proceso que se puede invertir sin dejar ningn rastro en los alrededores. Es decir, tanto el sistema como los alrededores vuelven a sus estados iniciales una vez finalizado el proceso inverso.

Proceso IrreversibleUn proceso se denomina internamente reversible si no ocurren irreversibilidades dentro de las fronteras del sistema durante el proceso. Durante un proceso internamente reversible, un sistema pasa por una serie de estados de equilibrio, y cuando se invierte el proceso, el sistema pasa por los mismos estados de equilibrio mientras vuelve a su estado inicial.

Transferencia de calorEl requisito bsico para la transferencia de calor es la presencia de una diferencia de temperatura. No puede haber transferencia neta de calor entre dos medios que estn a la misma temperaturaConduccinLa conduccin es la transferencia de energa de las partculas ms energticas de una sustancia hacia las adyacentes menos energticas, como resultado de interacciones entre esas partculas. La conduccin puede tener lugar en los slidos, lquidos o gases.

ConveccinLa conveccin es el modo de transferencia de energa entre una superficie slida y el lquido o gas adyacente que est en movimiento y comprende los efectos combinados de la conduccin y el movimiento de fluidos. Entre ms rpido es el movimiento de un fluido, mayor es la transferencia de calor por conveccin.

RadiacinLa radiacin es la energa emitida por la materia en forma de ondas electromagnticas (o fotones) como resultado de los cambios en las configuraciones electrnicas de los tomos o molculas. A diferencia de la conduccin y la conveccin, la transferencia de calor por radiacin no requiere la presencia de un medio interventor.

Intercambiadores de calorPor su construccin: Carcaza y tubo

Platos

Segn Operacin:Flujo paralelo

Contraflujo

Flujo Cruzado

Paso y paso mltiple

Mecnica de fluidosFluido: Un fluido es parte de un estado de la materia la cual no tiene un volumen definido, sino que adopta la forma del recipiente que lo contiene a diferencia de los slidos, los cuales tienen forma y volumen definido. Los fluidos tienen la capacidad de fluir, es decir, puede ser trasvasada de un recipiente a otro.

Viscosidad

Fluidos Newtonianos y no Newtonianos

Fluidos Independientes del tiempoSeudoplsticos o tixotrpicos: La grfica del esfuerzo cortante versus el gradiente de velocidad queda por arriba de la lnea recta (de pendiente constante) de los fluidos newtonianosFluidos dilatantes: La grfica del esfuerzo cortante versus el gradiente de velocidad queda por debajo de la lnea recta para fluidos newtonianos.Fluidos de Bingham En ocasiones reciben el nombre de fluidos de insercin, y requieren la aplicacin de un nivel significativo de esfuerzo cortante antes de que comience el flujoFluidos dependientes del tiempoFluidos electrorreolgicos: Estn en desarrollo fluidos que poseen propiedades nicas, controlables por medio de la aplicacin de una corriente elctrica.Fluidos magnetorreolgicos (MR): Son similares a los fluidos ER, y contienen partculas suspendidas en una base de fluido. Sin embargo, en este caso, las partculas son polvos finos de fierro.Tensin superficialLa superficie del lquido se comporta como una membrana en tensin. las molculas que se encuentran cerca de la superficie tienen una mayor atraccin entre si, que las presente entre molculas que estn inmediatamente debajo de ella.

Principio de PascalPrincipio de ArqumedesPrincipio de Arqumedes (250 a.C.) Todo cuerpo parcial o totalmente sumergido en un fluido, experimenta un empuje ascensional igual al peso del fluido desplazado.

Ecuacin de ContinuidadEcuacin de Bernoulli

Teorema de Torricelli