Termodinámica- Daniela Llancapani A. 1-20C Está usted tratando de comprender cómo funciona un compresor alternativo (de cilindroémbolo) de aire. ¿Qué sistema usaría usted? ¿Qué tipo de sistema es? Para comprender el compresor alternativo se debe analizar el gas encerrado al interior del aparato, como el interés se centra en el gas, éste será el sistema, el émbolo y cilindro son las fronteras y como no existe masa que se transfiera, se determina que es un Sistema Cerrado (Fig. 121). Esto ya que la energía sí cruza las fronteras y parte de ésta si se mueve. 1-21C ¿Cómo podría usted definir un sistema para estudiar el agotamiento de ozono en las capas superiores de la atmósfera terrestre? La Atmosférica se compone de diferentes capas, entre ellas la Estratósfera (20 a 30 km de altura) donde se encuentra el ozono, por su distribución y el contacto con otros gases, funciona como un Sistema Abierto. Luego seleccionar un volumen de control -en general cualquier región arbitraria en el espacio se puede seleccionar como volumen de control- con instrumentos adecuados y determinar si es de flujo continuo o estacionario, finalmente aplicar las mediciones correspondientes. 1-24C El volumen específico molar de un sistema V se define como la relación del volumen del sistema con respecto al número de moles de una sustancia contenidos en el sistema. ¿Ésta es una propiedad extensiva o intensiva? El volumen específico es una propiedad intensiva porque es el volumen ocupado por una unidad de masa de un material, al ser intensiva los valores no dependen de la masa o del tamaño de un cuerpo, ya que si el sistema se divide en varios subsistemas su valor permanecerá inalterable, por este motivo no son aditivas. La unidad del volumen molar en el Sistema Internacional de Unidades es el metro cúbico por mol: m3 · mol–1 1-25C Para que un sistema esté en equilibrio termodinámico ¿deben ser iguales la presión y la temperatura en todos sus puntos? En un estado de equilibrio no hay potenciales desbalanceados (o fuerzas impulsoras) dentro del sistema, y éste no experimenta cambios cuando es aislado de sus alrededores. Para un equilibrio térmico sí debe haber la misma temperatura en todos los puntos del sistema, pero en un equilibrio mecánico (presión) sólo en el “tiempo” no debe haber diferencia de presiones, aunque muchas veces varía de acuerdo a la gravedad, también con aumento o disminución de altura, pero estos cambios suelen ser ignorados o despreciados, para este equilibrio sólo se busca un balance en las fuerzas de presión. 1-26C ¿Qué es un proceso de cuasiequilibrio? ¿Cuál es su importancia en ingeniería? Es un proceso que durante el tiempo de desarrollo el sistema permanece infinitesimalmente cerca de un estado de equilibrio. Estos procesos son considerados muy lentos para permitirle al sistema ajustarse internamente, por lo mismo, las propiedades de una de sus partes no cambian más rápido que las de otras. En este proceso, el trabajo de salida de un dispositivo es máximo y la entrada de trabajo es mínimo (Fig. 1-31). Dichas características tienen importancia en la ingeniería, ya que son fáciles de analizar, los dispositivos que producen trabajo tienen un mejor rendimiento cuando operan con procesos de cuasiequilibrio. Pero estas situaciones de cuasiequilibrio son teóricas, y se utilizan como estándares de comparación con procesos reales. 1-30C Al analizar la aceleración de gases al fluir por una boquilla, ¿qué elegiría como sistema? ¿Qué tipo de sistema es éste? El sistema sería el volumen del gas dentro de la boquilla, la boquilla la frontera, y como el gas es el volumen de control, se puede analizar la aceleración y con esto se determinaría como un Sistema Abierto, generalmente estos sistemas encierran un dispositivo que tiene que ver con flujo másico, como en este ejemplo. 1-31C ¿Qué es un proceso de flujo estacionario? Es un proceso que ocurre dentro de dispositivos que operan por largos periodos bajo las mismas condiciones, el fluido fluye de forma estacionaria por un volumen de control. Allí las propiedades del fluido pueden cambiar de un punto a otro dentro del volumen de control, pero en algún punto fijo permanecen sin cambio durante todo el proceso. Por lo tanto, el volumen V, la masa m y el contenido total de energía E del volumen de control permanecen constantes durante un proceso de flujo estacionario. Este proceso no acumula más ni energía en el sistema, además la temperatura, velocidad, etc., no varía (Fig. 1-33). Ejemplo del proceso de flujo estacionario son las bombas de agua, motor de avión, aparatos de aire acondicionado.
