PROPIEDADES
Cualquier característica de un sistema se denomina se denomina propiedad
Algunos ejemplos son la presión, temperatura, volumen, masa, viscosidad, coeficiente de expansión térmico reversibilidad entre otros.
PROPIEDADES INTENSIVAS
Algunos ejemplos de propiedades intensivas son la temperatura, la velocidad, el volumen específico (volumen ocupado por la unidad de masa), el punto de ebullición, el punto de fusión, una magnitud escalar, una magnitud vectorial, la densidad etc.
Si se tiene un litro de agua, su punto de ebullición es 100 °C (a 1 atmósfera de presión). Si se agrega otro litro de agua, el nuevo sistema, formado por dos litros de agua, tiene el mismo punto de ebullición que el sistema original. Esto ilustra la no actividad de las propiedades intensivas.
EJEMPLO PROPIEDADES INTENSIVAS.
1. Temperatura (T).
2. Volumen especifico (Ve).
3. Índice de refracción.
4. Volumen molar.
5. Presión (p).
6. Voltaje (v).
7. Densidad (d).
PROPIEDADES EXTENSIVAS
EJEMPLO PROPIEDADES INTENSIVAS.
1. Temperatura (T).
2. Volumen especifico (Ve).
3. Índice de refracción.
4. Volumen molar.
5. Presión (p).
6. Voltaje (v).
7. Densidad (d).
PROPIEDADES EXTENSIVAS
Son las que si dependen de la cantidad de sustancias del sistema, y son recíprocamente equivalen tes a las intensivas. Algunos ejemplos de propiedades extensivas son la masa, el volumen, el peso, cantidad de sustancia, etc.
dependiendo del tamaño o extensión del sistema masa, volumen y energía las propiedades extensivas
por unidad de masa se llaman propiedades especificas y tenemos :
- Energía especifica = E / m = e
- Volumen especifico = v / m = V
- Energía interna = u / m = μ
1. Energía interna (U).
2. Capacidad calorífica (C).
3. Peso (P)
4.Entalpía (H)
5. Entropía (S).
6.Volumen (V).
7. Trabajo (W).
PRESION.
Es una magnitud física que mide la fuerza por unidad de superficie, y sirve para caracterizar como se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie.
En el sistema internacional de unidades(S.I.) la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pas) que es equivalente a una fuerza total de un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado.
EJEMPLO DE PRESION:
Se usa un manómetro para medir la presión en un tanque el fluido utilizado tiene una densidad relativa de 0,85 y la altura de la profundidad del manómetro es de 55cm si la presión atmosférica local es de 96kpas. Determine la presión del tanque.
SOLUCION
DATOS:
dR= 0,85 h= 55cm g= 9,8m/s² Patm= 96Kpas
DESPEJO d:
d= 0.85x1000Kg/m3
d= 850Kg/m3
FORMULA: (Pab= Patm(d.g.h)) REMPLAZO:
Pab= 96Kpas(850Kg/m3 x 9,8m/s² x 55cm) 4581,5Pas ?= 4,58kpas.
Pab= 96Kpas + 4,58Kpas 1000Pas 1Kpas.
Pab= 100,58kpas ?=4581,5Pasx1Kpas/1000Pas
TEMPERATURA.
Es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente o frio. Por lo general, un objeto más "caliente" tendrá una temperatura mayor, y si fuere frío tendrá una temperatura menor. Físicamente es una magnitud relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico.
CALOR.
es la transferencia de energía térmica desde un sistema a otro de menor temperatura. La energía térmica puede ser generada por reacciones químicas (como en la combustión).
VOLUMEN.
Es una magnitud definida como el espacio ocupado por un cuerpo.
Es una función derivada ya que se halla multiplicando las tres dimensiones.
MASA.
En física, es la magnitud que cuantifica la cantidad de materia de un cuerpo. La unidad de masa, en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo (kg). Es una cantidad escalar y no debe confundirse con el peso, que es una fuerza.
EJEMPLO:
Se considera una mujer de 70 Kg cuya huella tiene un área de 400 cm2. la mujer desea caminar sobre la nieve pero esta no puede soportar presiones mayores de 0,5 kpas. Determine el tamaño mínimo de la raqueta de nieve que debe usar (área de la huella por raqueta) para permitirle caminar sobre la nieve sin hundirse.
Solución:
m= 70 kg. g= 9,8 m/ s2.
a=400 cm2 4 m2.
P= 0,5 kpas 500 Pas.
P= f/a a= f/p.
DONDE: f= mxg. f= 70 kg x 9,8 m/s2
f= 686 New.
A2 pies= 686 New/500 Pas
A2 pies= 1,372 m2.
A1 pie= 1,372 m2/2
A1pie= 0,68 m2.
AO= ∏ x r2 r2= A/∏
r2= 0,68 m2/ ∏
r2= 0,216 m2
√ r2 = √0,216 m2
r= 0,46 m.
VISCOSIDAD.
Es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal, en realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones
CONDUCTIVIDAD TERMICA.
Es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor. En otras palabras la conductividad térmica es también la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a substancias con las que está en contacto. En el Sistema Internacional de Unidades la conductividad térmica se mide en W/(Kxm). También se lo expresa en J/(s·°C·m)
La inversa de la conductividad térmica es la resistencia térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.
ELASTICIDAD.
Es un tipo de constante elástica que relaciona una medida relacionada con la tensión y una medida relacionada con la deformación.
Los materiales elásticos isótropos quedan caracterizados por un módulo elástico y un coeficiente elástico (o razón entre dos deformaciones). Es decir, conocido el valor de uno de los módulos elásticos y del coeficiente de Poisson se pueden determinar los otros módulos elásticos. Los materiales ortótropos o anisótropos requieren un número de constantes elásticas mayor.
EXPANCION TERMICA.
Se denomina expansión al cambio de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al cambio de temperatura que se provoca en ella por cualquier medio.
VELOCIDAD.
Es una magnitud física de carácter vectorial que expresa el desplazamiento de un objeto por unidad de tiempo. Se le representa por (o). Sus dimensiones son [L]/[T]. Su unidad en el Sistema Internacional es el m/s.
En virtud de su carácter vectorial, para definir la velocidad deben considerarse la dirección del desplazamiento y el módulo, al cual se le denomina celeridad o rapidez.
ALTURA.
Es una distancia que presenta un objeto en movimento respecto a un plano de referencia o cálculo de altura que es necesaria para analisar tanto las caídas libres como los tiros parabólicos.
REVERSIVILIDAD ELECTRICA.
Es la capacidad de un sistema termodinámico macroscópico de experimentar cambios de estado físico, sin un aumento de la entropía.
Hay que considerar un sistema que no sufre ningún cambio en este punto es posible medir o calcular toadas las propiedades que describe por completa la condición o el estado la termodinámica estudia estados en equilibrio la palabra equilibrio explica un estado de balance.
ejemplo: un sistema esta en equilibrio térmico si la temperatura es la misma en todo el sistema.
EQUILIBRIO MECÁNICO
se relaciona con la presión, un sistema que esta en equilibrio mecánico si no hay cambio en la presión en ningún punto del sistema.
EQUILIBRIO DE FASE
si un sistema implica dos fases cuando la masa de cada fase alcanza un nivel de equilibrio y permanece .
EQUILIBRIO QUÍMICO
si su composición química no cambia con el tiempo .
EJEMPLO EQUILIBRIO TERMICO.
Un sistema esta en equilibrio térmico si la temperatura es la misma en todo el sistema.
ANTES DESPUES.
T: 20 grados centigrados.................................20 grados centigrados
M: 2 kilogramos..............................................2 kilogramos
V: 1.6 metros cubicos......................................2.5 metros cubicos.
PROCESOS Y CICLOS
cualquier cambio que experimenta un sistema de un estado de equlibrio o otro se le llama procesos y la serie y la serie de estados por la cual pasa un sistema durante un proceso recibe el nombre de trayectoria del proceso.
ESTADO Y EQUILIBRIO
cuando hay un proceso en el cual el sistema permanece intensivamente cercano a un estado de equilibrio se le llama proceso cuasiestatico o cuasiequilibrio.
cuando hay un proceso en el cual el sistema permanece intensivamente cercano a un estado de equilibrio se le llama proceso cuasiestatico o cuasiequilibrio.
se debe tener en cuenta que un proceso en cuasiequilibrio constituye un caso idealizado y no la representacion de un proceso real.
pero varios procesos reales tienden a el y pueden moderar se como cuasiequilibrio como un error.
insignificante por lo tanto los procesos de cuasiequilibrio sirven como modelos para comprar procesos reales los procesos de diagramas que son graficados a partir de propiedades termodinámicas como coordenadas son muy útiles en la visualizacion del proceso algunas propiedades comunes como la temperatura la presión, el volumen o volumen especifico.
insignificante por lo tanto los procesos de cuasiequilibrio sirven como modelos para comprar procesos reales los procesos de diagramas que son graficados a partir de propiedades termodinámicas como coordenadas son muy útiles en la visualizacion del proceso algunas propiedades comunes como la temperatura la presión, el volumen o volumen especifico.
la trayectoria de un proceso indica una serie de estados de equilibrio por los cuales pasa el sistema durante el proceso y tiene importancia solo para los procesos de cuasiequilibrio .
no es posible especificar los estados por los cuales pasa un sistema durante el proceso.
un proceso de no cuasiequilibrio se denota mediante una linea interumpida entre los estados inicial y final en vez de una linea continua.
el prefijo iso se emplea para designar un proceso.
un sistema se somete a un ciclo si al termino del proceso regresa a su estado inicial en un ciclo el inicial y final son estados son idénticos .
EJEMPLO DE DOS CICLO TERMODINAMICOS
EJERCICIOS.
1. en la latitud 45° la aceleración gravitacional como función de la altura (z) sobre el nivel del mar esta dado por g=a-bz donde a=9.807 m/s² y b=3.32*10ˉ⁶/s⁻². Determine la altura sobre el nivel del mar donde el peso de un objeto disminuirá en un 1%.
Solucion:
DATOS:
z= ? g= 9.70893m/s² a= 9.807m/s²
b= 3.32*10⁻⁶sˉ²
Despejo:
g= 9.807m/s²x1%=0,09807m/s²
g= 9.807m/s²- 0,09807m/s²= 9.70893m/s²
FORMULA: (g= a-bz z= g-a/-b).
z=(9.709m/s² - 9.807m/s²)/-3.32*10⁻⁶sˉ²
z= 29518.1 m
2. un astronauta de 150lbm lleva a la luna una bascula de baño y una bascula de cruz la gravedad local es de 5.48 ft/s². determine cuanto pesara:
a) sobre la bascula de resorte.
b) sobre la bascula de cruz.
Solucion
DATOS:
m= 150 lb g= 5.48 ft/s² w= ?
FORMULA: (w= mg)
a) w= (150 lbm)(5.48ft/s²)(1lbf/32.174lbm*ft/s²)
w= 25.0 lbf.
b) En la bascula cruz m=150lb ya que la masa de cualquier cuerpo no varia en ningún lugar del espacio.
3. la aceleración de un avión de alta velocidad se expresa en valores de g. determine los valores de la fuerza ascendente en N que experimenta un hombre de 90 kg cuya aceleración es de 6 g.
Solucion.
DATOS:
F= ? m= 90kg g= 9.807m/s²
FORMULA: (F= m*a)
1g→9.807m/s²
6g→ ?= 58.8m/s²
?= 6gx9.807m/s²/1g
Remplazo F:
F= 90kg*58.8m/s²
F= 5.295N
4. una roca de 5 kg se lanza hacia arriba con una fuerza de 150 N en un sitio donde la aceleración gravitacional es de 9.79 m/s². determine la aceleración de la roca en m/s².
Solucion.
DATOS:
m= 5 kg F= 150N
FORMULA: (F= m*a a= F/m)
FORMULA: (F= m*a a= F/m)
a= 150N/5kg
a= 30m/s²
5. El valor de la aceleración gravitacional g disminuye con la altura desde 9.807 m/s² al nivel del mar hasta 9.767m/s² a una altura de 13000 m que es por donde viajan los grandes aviones de pasajeros. Determine la reducción porcentual de peso del avión 25000 kg que vuela a 13000 m con relación a su peso al nivel del mar.
Solucion:
DATOS:
g₁= 9.807m/s² g₂= 9.767m/s² m= 25000kg
h₁= 0 h₂= 13000m
DESPEJANDO:
(g₁- g₂)*100%
(9.807m/s²-9.767m/s²)*100% =0.04m/s²
FORMULA: (W= m*g)
W= 25000kg*9.8m/s²
W= 245000N*0.04m/s²
W= 9800N