Termodinámica y Máquinas Térmicas para no especialistas

Unidad 1: Conceptos fundamentales y definiciones

• Objeto, importancia, alcances y limitaciones de la termodinámica, definiciones y convenciones fundamentales. Sistema y medio ambiente. Parámetros, definición macroscópica y microscópica de un sistema. Sistemas abiertos, cerrados, homogéneos, heterogéneos, ideales y reales. Estado de un sistema, propiedades extensivas e intensivas, distintos sistemas termodinámicos, variables que lo definen.
• Equilibrio térmico, principio cero de la termodinámica. Temperatura: concepto, termometría. Escalas. Propiedades P-V-T de una sustancia pura. Fase de equilibrio: vapor-líquido-sólido. Ecuaciones de estado para la fase vapor de una sustancia simple compresible.

Unidad 2: Primer principio de la termodinámica

• Ecuación de la energía o primer principio para sistemas abiertos en flujo estable. Entalpía. Ecuación de la energía o primer principio para sistemas abiertos en flujo no estable.
• Aplicación del primer principio para sistemas abiertos en flujo estable a procesos adiabáticos en una tobera, en una turbina, en un compresor, en un tabique poroso o estrangulación, en un fluido incompresible (líquido) por una tubería.
• Trabajo de circulación, representación gráfica. La energía interna propiedad termodinámica. Entalpía propiedad termodinámica, entalpía del gas ideal y no ideal. Comparación entre la energía interna y la entalpía.

Unidad 3: Segundo principio de la termodinámica

• Introducción. Necesidad de enunciar el segundo principio. Transformación de trabajo en calor y viceversa. Enunciados del segundo principio según Carnot, Kelvin, Planck, Kelvin-Planck, Clausius.
• Reversibilidad e irreversibilidad en distintos procesos. Generalización a las transformaciones reales. Condiciones necesarias para la reversibilidad. Máquinas térmicas y frigoríficas reversibles. Teorema de Carnot. Ciclos reversibles. Ciclo de Carnot.

Unidad 4: Entropía, exergía y ciclos termodinámicos en ingeniería

• El segundo principio como principio de aumento de la entropía. La entropía como probabilidad de estados termodinámicos. Cálculo de la variación de entropía para gases ideales y transformaciones reversibles. Diagramas entrópicos. El cambio de entropía de una sustancia pura.
• Concepto de exergía y anergía. Importancia. Calor utilizable o exergía del calor. Trabajo máximo o reversible. Trabajo perdido. Exergía debido a un desequilibrio mecánico. Casos particulares. Exergia de un sistema cerrado. Exergía de un sistema abierto en régimen estable. Rendimiento exergético de las instalaciones.
• Estudio termodinámico de los ciclos de aire y diferencia entre los ciclos ideal y real. Ciclo Otto, Ciclo Diesel, comparación entre el ciclo Otto y Diesel. Ciclo Rendimiento mecánico. Presión media efectiva. Rendimientos.