6. Las Relaciones de conversión de
unidades son iguales a 1 y no tiene
unidades, por lo tanto, tales relaciones
(o sus Inversos) se pueden insertar de
forma conveniente en cualquier calculo
para convertir unidades de manera
adecuada. Por eso yo les recomiendo
que siempre usen relaciones de
conversión de unidades.
9. En la escuela primaria se aprende que manzanas y
naranjas no se suman, pero de algún modo se las
arregla para hacerlo (por error, por supuesto). En
ingeniería, las ecuaciones deben ser dimensionales
homogéneas, Es decir, cada termino de una
ecuación debe tener la misma unidad. Si en alguna
etapa de un análisis se esta en posición de sumar
dos cantidades que tienen unidades distintas, es
una indicación clara de que se ha cometido un error
en una etapa anterior.Así que comprobar las
dimensiones puede servir como una herramienta
valiosa para detectar errores.
14. Un sistema se define como una cantidad de
materia o una región en el espacio elegido
para análisis. La masa o región fuera del
sistema se conoce como alrededores. La
superficie real o imaginaria que separa al
sistema de sus alrededores se llama
frontera. La frontera de un sistema puede
ser fija o móvil. Noté que la frontera es la
superficie de contacto que comparten
sistema y alrededores.
15. En términos matemáticos, la frontera tiene
espesor cero y, por lo tanto, no puede contener
ninguna masa ni ocupar un volumen en el
espacio.
Los sistemas se pueden considerar cerrados o
abiertos, dependiendo de si se elige para estudio
una masa fija o un volumen fijo en el espacio. Un
Sistema Cerrado (masa de control) consta de
una cantidad fija de masa y ninguna otra puede
cruzar su frontera. Es Decir no puede entrar o
salir.
16. Pero la energía en forma de calor o trabajo
puede cruzar la frontera; y el volumen de un
sistema cerrado no tiene que ser fijo. Si, como
caso especial, incluso se prohíbe que la energía
cruce la frontera, entonces se trata de un
Sistema Aislado.
Un Sistema Abierto, o un Volumen de Control,
como suele llamarse, es una región elegida
apropiadamente en el espacio. Generalmente
encierra un dispositivo que tiene que ver con flujo
másico, como un compresor, turbina o conducto.
17. El flujo por estos dispositivos se estudia mejor se
estudia mejor si se selecciona la región dentro del
dispositivo como el volumen de control.
Tanto la masa como la energía pueden cruzar la
frontera de un volumen de control.
Un Gran Numero de problemas de ingeniería
tiene que ver con flujo de masa dentro y fuera de
un sistema y, por lo tanto, se modelan como
volúmenes de control.
18. Un calentador de agua, un radiador de
automóvil, una turbina y un compresor se
relacionan con el flujo de masa y se deben
analizar como volúmenes de control (sistemas
abiertos) en lugar de como masas de control
(sistemas cerrados). En general, cualquier región
arbitraria en el espacio se puede seleccionar
como volumen de control; no hay reglas
concretas para esta selección, pero una que sea
apropiada hace mas fácil el análisis.
19. Por Ejemplo: Si se necesitan analizar el flujo de
aire por un conducto, una buena elección para el
volumen de control seria la región dentro de el
conducto.
Las Fronteras de un volumen de control se
conocen como superficie de control, y pueden
ser reales o imaginarias. En el caso de un
conducto, la superficie interna de este constituye
la parte real de la frontera, mientras que las áreas
de entrada y salida forman la parte imaginaria,
puesto que allí no hay superficies físicas.
20. Un volumen de control puede ser fijo en
tamaño y forma, como en el caso de un
conducto, o bien podría implicar una frontera
móvil. Sin embargo, la mayor parte de los
volúmenes de control tienen fronteras fijas y,
por lo tanto, no requieren fronteras móviles.
Al igual que en un sistema cerrado, en un
volumen de control también puede haber
interacciones de calor y trabajo, además de
interacción de masa.
21. En un análisis de ingeniería, el sistema bajo
estudio se debe definir con cuidado. En la
mayor parte de los casos, el sistema
analizado es bastante simple y obvio, y
definirlo podría parecer una tarea tediosa e
innecesaria. Sin embargo, en otros casos el
sistema bajo análisis podría ser bastante
complejo, de modo que su apropiada
elección puede simplificar en gran medida el
análisis.
23. Cualquier característica de un sistema se
llama Propiedad. Algunas propiedades muy
muy familiares son presión P, temperaturaT,
volumenV y masa m. La lista se puede
ampliar para incluir propiedades menos
familiares como viscosidad, conductividad
térmica, modulo de elasticidad, coeficiente
de expansión térmica, resistividad eléctrica e
incluso velocidad y elevación.
24. Se considera que las propiedades son
intensivas o extensivas. Las Propiedades
Intensivas son aquellas independientes de la
masa de un sistema, como temperatura,
presión y densidad. Las propiedades
Extensivas son aquellas cuyos valores
dependen del tamaño o extensión del
sistema. La Masa total, volumen total y
cantidad de movimiento total son algunos
ejemplos de propiedades extensivas.
25. Las propiedades extensivas por unidad de
masa se llaman Propiedades Especificas.
Algunos ejemplos de estas son el volumen
especifico (v=V/m) y la energía total
especifica (e=E/m).
26. Continuo
La materia esta constituida por átomos
que están igualmente espaciados en la
fase gas. Sin embargo, es muy
conveniente no tomar en cuenta la
naturaleza atómica de una sustancia y
considerarla como materia, homogénea
y sin ningún hueco, es decir, un
Continuo.
29. Para un elemento de volumen diferencial
de masa δm y volumen δV, la densidad se
puede expresar como p= δm/ δV.
En general, la densidad de una sustancia
depende de la temperatura y la presión.
La densidad de la mayor parte de los
gases es proporcional a la presión e
inversamente proporcional a la
temperatura.
30. Por otro lado, los líquidos y solidos son en
esencia sustancias no comprensibles y la
variación de su densidad con la presión es
por lo regular insignifcante.
Algunas veces la densidad de una
sustancia se da como relativa a la
densidad de una sustancia bien conocida.
Entonces, se llama Gravedad Especifica, o
Densidad Relativa.
31.
32.
33. Donde g es la Aceleración
Gravitacional.
Las densidades de líquidos son en
esencia constantes y, por consiguiente,
se pueden aproximar como sustancias
no comprensibles durante la mayor
parte de los procesos sin sacrificar
mucho en precisión.
35. Considere un sistema que no experimenta
ningún cambio: En estas circunstancias,
todas las propiedades se pueden medir o
calcular en el sistema, lo cual da un
conjunto de propiedades que describe por
completo la condición, o el Estado, del
sistema.
36. La termodinámica trata con estados de
equilibrio. Esta ultima palabra define un
estado de balance. En un estado de
equilibrio no hay potenciales
desbalanceados (o fuerzas impulsoras)
dentro del sistema, y este no
experimenta cambios cuando es aislado
de sus alrededores.
