Termodinámica

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La termodinámica (del griego θερμo, termo, que significa «calor»1 y δύναμις, dínamis, que significa «fuerza»)2 es la rama de la física que describe los estados de equilibrio a nivel macroscópico.3 El Diccionario de la lengua española de la Real Academia Española, por su parte, define a la termodinámica como la rama de la física encargada del estudio la interacción entre el calor y otras manifestaciones de la energía.4 Constituye una teoría fenomenológica, a partir de razonamientos deductivos, que estudia sistemas reales, sin modelizar y sigue un método experimental.5 Los estados de equilibrio se estudian y definen por medio de magnitudes extensivas tales como la energía interna, la entropía, el volumen o la composición molar del sistema,6 o por medio de magnitudes no-extensivas derivadas de las anteriores como la temperatura, presión y el potencial químico; otras magnitudes, tales como la imanación, la fuerza electromotriz y las asociadas con la mecánica de los medios continuos en general también pueden tratarse por medio de la termodinámica.7

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Termodinmica1.Termodinmica clsica se basa en las observaciones experimentales, mientras que la termodinmica estadstica se basa en el comportamiento medio de grandes grupos de partculas.2.En un camino de descenso de la energa potencial del ciclista se convierte en energa cintica, y por lo tanto el ciclista se acelera. No hay creacin de energa, y por lo tanto no ha habido violacin del principio de conservacin de la energa.3.No hay verdad en su afirmacin. Se viola la segunda ley de la termodinmica4.Un coche va cuesta arriba sin el motor en marcha se incrementara la energa del coche, y por lo tanto sera una violacin de la primera ley de la termodinmica. Por lo tanto, esto no puede suceder. El uso de un medidor de nivel (un dispositivo con una burbuja de aire entre dos marcas de un tubo de agua horizontal) puede demostrarse que la carretera que se ve cuesta arriba para el ojo es en realidad cuesta abajo.Masa, fuerza, y Unidades5.Lbm libra-masa es la unidad de masa en el sistema de Ingls, mientras que la libra-fuerza lbf es la unidad de fuerza. Una libras-fuerza es la fuerza necesaria para acelerar una masa de 32,174 lbm por 1 ft / s2. En otras palabras, el peso de una masa de 1 lbm a nivel del mar es de 1 lbf.6.En esta unidad, la palabra luz se refiere a la velocidad de la luz. La unidad de luz-ao es entonces el producto de una velocidad y tiempo. Por lo tanto, este producto forma una dimensin de la distancia y la unidad.7.No hay aceleracin, por tanto, la fuerza neta es cero en ambos casos.8.Se da el peso de un hombre sobre la tierra. Su peso en la luna se va a determinar. Anlisis La aplicacin de la segunda ley de Newton para la fuerza del peso da.

Misa es invariante y el hombre tendr la misma masa en la luna. Entonces, su peso en la Luna ser

9.Se dan las dimensiones interiores de una habitacin. La masa y el peso del aire en la habitacin se han de determinar. Supuestos La densidad del aire es constante en toda la habitacin. Propiedades est dada la densidad del aire que sea:

10.La variacin de la aceleracin de la gravedad por encima del nivel del mar se administra como una funcin de la altitud. La altura a la que el peso de un cuerpo disminuir en un 1% se va a determinar.Anlisis El peso de un cuerpo en la elevacin z se puede expresar como:

11.Se da la masa de un objeto. Su peso es a determinar. Anlisis La aplicacin de la segunda ley de Newton, el peso se determina que es:

12.La aceleracin de una aeronave se da en g de. La fuerza ascendente neta que acta sobre un hombre en la aeronave est por determinar. Anlisis de la segunda ley de Newton, la fuerza aplicada es:

13.Una roca se lanza hacia arriba con una fuerza determinada. La aceleracin de la roca ha de ser determinado.Anlisis El peso de la roca es:

15.Aceleracin de la gravedad g y por tanto el peso de los cuerpos disminuye con el aumento de la elevacin. El porcentaje de reduccin en el peso de un avin de crucero a 13.000 m ha de ser determinado.Propiedades La aceleracin de la gravedad g se da a ser 9.807 m / s2 al nivel del mar y 9.767 m / s2 a una altitud de 13.000 m.Anlisis de peso es proporcional a la aceleracin de la gravedad g, y por lo tanto el porcentaje de reduccin en peso es equivalente a la reduccin porcentual en la aceleracin de la gravedad, que se determina a partir de:

Por lo tanto, el avin y la gente en l sern de peso 0,41% menos a 13.000 m la altitud. Nota: de que la prdida de peso en las altitudes de crucero es insignificante.Sistemas, Propiedades, estatales y Procesos16.Este sistema es una regin del espacio o sistema abierto en el que la masa tales como aire y los alimentos pueden cruzar su lmite de control. El sistema tambin puede interactuar con el entorno mediante el intercambio de calor y el trabajo a travs de su lmite de control. Mediante el seguimiento de estas interacciones, podemos determinar las caractersticas de conversin de energa de este sistema.17.El sistema se toma como el aire contenido en el dispositivo de pistn-cilindro. Este sistema es un sistema cerrado o masa fija ya que ninguna masa entra o sale de ella.18.El dixido de carbono se genera por la combustin del combustible en el motor. Cualquier sistema seleccionado para este anlisis debe incluir el combustible y el aire mientras se est experimentando la combustin. El volumen que contiene esta mezcla de combustible y aire dentro del dispositivo de pistn-cilindro se puede utilizar para este propsito. Tambin se puede colocar todo el motor en un lmite de control y seguimiento de las interacciones del sistema-entorno para determinar la velocidad a la que el motor genera dixido de carbono.19.Al analizar el volumen de control seleccionado, hay que tener en cuenta todas las formas de agua que entra y sale del volumen de control. Esto incluye todos los flujos de entrada o salida del lago, cualquier lluvia que cae en el lago, el agua se evapora al aire sobre el lago, cualquier filtracin de la tierra subterrnea, y cualquier resorte que puedan estar alimentando el agua del lago.20.Propiedades intensivas no dependen del tamao (extensin) del sistema, pero extensas propiedades hacen.21.El peso especfico original es: Si tuviramos que dividir el sistema en dos mitades, cada mitad pesa W / 2 y ocupa un volumen de V / 2. El peso especfico de una de estas mitades es:

que es el mismo que el peso especfico originales. Por lo tanto, el peso especfico es una propiedad intensiva.22.El nmero de moles de una sustancia en un sistema es directamente proporcional al nmero de partculas atmicas contenidos en el sistema. Si dividimos un sistema en porciones ms pequeas, cada porcin contendr menos partculas atmicas que el sistema original. Por consiguiente, el nmero de moles es una propiedad extensiva.23.Para que un sistema est en equilibrio termodinmico, la temperatura tiene que ser el mismo en todo pero la presin no lo hace. Sin embargo, no debe haber fuerzas de presin desequilibrados presente. La presin aumenta con la profundidad en un fluido, por ejemplo, debe ser equilibrada mediante el aumento de peso.24.Un proceso durante el cual un sistema permanece casi en equilibrio en todo momento se denomina un proceso de cuasiequilibrio. Muchos procesos de ingeniera pueden ser aproximadas como cuasi-equilibrio. El trabajo de salida de un dispositivo es mximo y la entrada de trabajo a un dispositivo es mnimo cuando se utilizan en lugar de los procesos de nonquasi-equilibrio procesos de cuasi-equilibrio.25.Un proceso durante el cual la temperatura se mantiene constante se llama isotrmico; un proceso durante el cual la presin se mantiene constante se llama isobrica; y un proceso durante el cual el volumen permanece constante se llama iscoro.26.El estado de un sistema simple compresible est completamente especificado por dos propiedades independientes, intensivas.27.Con el fin de describir el estado del aire, tenemos que saber el valor de todas sus propiedades. Presin, temperatura y contenido de agua (es decir, la humedad relativa o la temperatura del punto de roco) son comnmente citadas por los meteorlogos. Pero, otras propiedades como la velocidad del viento y la composicin qumica (es decir, cantidad de polen y el ndice de contaminacin, por ejemplo} tambin son importantes en ciertas circunstancias.Suponiendo que la composicin del aire y la velocidad no cambian y que ningn movimiento frente de presin se produce durante el da, el proceso de calentamiento es uno de presin constante (es decir, isobrica).28.Un proceso se dice que es de flujo estable si se trata de cambios con el tiempo en cualquier lugar dentro del sistema o en los lmites del sistema.29.La variacin de la densidad del aire de la atmsfera con la elevacin se da en forma de tabla. Una relacin de la variacin de la densidad con la elevacin se va a obtener, la densidad a 7 km elevacin se ha de calcular, y la masa de la atmsfera usando la correlacin es a estimar.Hiptesis 1 El aire atmosfrico se comporta como un gas ideal. 2 La tierra es perfectamente esfera con un radio de 6377 kilometros, y el espesor de la atmsfera es de 25 km.Propiedades Los datos de densidad se dan en forma de tabla como:FALTA

Temperatura 30.La ley cero de la termodinmica establece que dos cuerpos estn en equilibrio trmico si ambos tienen la misma lectura de la temperatura, incluso si no estn en contacto.31.Son Celsius ( C) y Kelvin (K) en el SI, y Fahrenheit ( F) y Rankine (R) en el sistema Ingls.32.Probablemente, pero no necesariamente. El funcionamiento de estos dos termmetros se basa en la expansin trmica de un fluido. Si los coeficientes de dilatacin trmica de ambos fluidos varan linealmente con la temperatura, a continuacin, ambos fluidos se expandirn a la misma velocidad con la temperatura, y ambos termmetros siempre dar lecturas idnticas. De lo contrario, las dos lecturas pueden desviarse.33.T(K] = T(C) + 273T(K] = 37C + 273 = 310 K34.T(K] = T(C) + 273 = 18C + 273 = 291 KT(F] = 1.8T(C) + 32 = (1.8)(18) + 32 = 64.4FT(R] = T(F) + 460 = 64.4 + 460 = 524.4 R35.T(K] = T(C) = 15 K36.

37.

38.T(F) = 1.8T(C) + 32 = (1.8)(150) + 32 = 302F39.

Un cambio de temperatura de 10 F en varias unidades es:

Presin, manmetro, y barmetro40.La presin relativa a la presin atmosfrica se llama la presin relativa, y la presin con respecto a un vaco absoluto se llama presin absoluta.41.Los vasos sanguneos son ms restringido cuando el brazo es paralelo al cuerpo que cuando el brazo es perpendicular al cuerpo. Para un volumen constante de sangre para ser descargada por el corazn, la presin arterial debe aumentar para superar el aumento de la resistencia a fluir.42.No, la presin absoluta en un lquido de densidad constante no se duplica cuando se duplica la profundidad.Es la presin relativa que se duplica cuando se duplica la profundidad.43.Si las longitudes de los lados de la pequea cubo suspendido en el agua por una cadena son muy pequeas, las magnitudes de las presiones sobre todos los lados del cubo ser el mismo.44.Estados el principio de Pascal que la presin aplicada a un fluido confinado incrementa la presin en todo momento por la misma cantidad. Esto es una consecuencia de la presin en una constante restante fluido en la direccin horizontal. Un ejemplo de principio de Pascal es el funcionamiento del gato del coche hidrulico.45.La presin mxima de un neumtico se da en unidades inglesas. Es que ser convertidos a unidades SI.Supuestos La presin que aparece es la presin manomtrica.Anlisis Tomando nota de que 1 atm = 101,3 kPa = 14,7 psi, la presin mxima de la lista se puede expresar en unidades del SI como:

Discusin Tambin podramos resolver este problema utilizando el factor de conversin de 1 psi = 6,895 kPa.46.Se da la presin en un tanque. La presin del tanque en distintas unidades estn por determinar.Anlisis Utilizando factores de conversin apropiados, obtenemos:

47.

48.Un manmetro mide una diferencia de presin como pulgadas de agua. Esto es para ser expresado en la unidad psia.Propiedades La densidad del agua se toma como 62.4 lbm / ft3 (Tabla A-3E).Anlisis Aplicando la ecuacin hidrosttica.

49.

50.