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.
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