Propiedades-Termodinamicas para ingenieria pesquera

termidinmica y termitecnia

1. Propiedades Termodinámicas
La termodinámica estudia sistemas a través de sus características cuantificables. Cualquier
característica medible que ayude a definir un sistema termodinámico es una propiedad del
mismo.

2. ¿Qué son las Propiedades Termodinámicas?
Las propiedades termodinámicas son características cuantificables que permiten definir un sistema termodinámico en un momentoespecífico. Estas propiedades
nos ayudan a comprender y analizar el comportamiento de los sistemas.
Propiedades Fundamentales
Directamente medibles: presión, temperatura, masa y volumen
Propiedades Derivadas
Resultado de combinaciones: densidad, volumen específico, entalpía,
entropía

3. Ejemplo Práctico: El Globo
Consideremos un globo parcialmente inflado como sistema termodinámico. Su frontera física está definida por el globo mismo, yelaire que lo llena es la sustancia de trabajo.
En este sistema podemos medir características específicas que constituyen sus
propiedades termodinámicas fundamentales.
•Masa del sistema
•Volumen ocupado
•Temperatura del aire
•Presión interna

4. Clasificación de Propiedades
Las propiedades termodinámicas se clasifican en dos categorías principales según su dependencia de la masa del sistema.
Propiedades Intensivas
Independientes de la masa del sistema. Ejemplos: temperatura, presión,
densidad, volumen específico.
Propiedades Extensivas
Dependen de la extensión de masa del sistema. Ejemplos: masa, peso,
volumen total.

5. Método de Verificación
Para determinar si una propiedad es intensiva o extensiva, podemos subdividir el sistema en elementos más pequeños y observarelcomportamiento de la
propiedad.
01
Subdividir el Sistema
Dividir el sistema termodinámico en partes más
pequeñas
02
Medir la Propiedad
Evaluar la propiedad en cada elemento subdividido
03
Comparar Valores
Si permanece invariable: intensiva. Si cambia:
extensiva

6. Ejemplo: La Alberca
Consideremos una alberca con agua a temperatura homogénea T, volumen de 100 m³ y masa
total de 100,000 kg, expuesta a condiciones ambientales (P = Patm).
Al dividir esta agua en 100 recipientes de 1 m³ y 1,000 kg cada uno, podemos observar el
comportamiento de diferentes propiedades.

7. Comportamiento de las Propiedades
Propiedades Intensivas
La temperatura y presión de cada recipiente mantienen el mismo valor que
tenía el agua en la alberca completa.
•Temperatura: T (constante)
•Presión: Patm (constante)
No dependen de la extensión del sistema
Propiedades Extensivas
El volumen, peso y masa de cada recipiente son diferentes al valor total de la
alberca.
•Volumen: 1 m³ vs 100 m³
•Masa: 1,000 kg vs 100,000 kg
Dependen de la extensión del sistema

8. Propiedades Específicas
Las propiedades extensivas que se refieren a la unidad de masa se denominan propiedades específicas. Estas propiedades son fundamentales en el análisis
termodinámico.
Volumen Específico
Volumen por unidad de masa del sistema
Energía Específica
Energía total por unidad de masa
Gravedad Específica
Densidad relativa respecto al agua
Peso Específico
Peso por unidad de volumen

9. Propiedades Fundamentales
Exploremos las propiedades termodinámicas fundamentales que caracterizan cualquier
sistema y sus definiciones precisas.

10. Peso (W)
El peso de un sistema se relaciona con la fuerza gravitacional ejercida sobre dicho sistema. Su magnitud se determina por la aceleración de la gravedad (g).
Sistema Internacional
g = 9.806 m/s²
Sistema Inglés
g = 32.174 ft/s²
El peso varía según el marco de referencia. Por ejemplo, un sistema en la superficie terrestre tiene un valor diferente al que registraría en la Luna (1/6 del valor
terrestre).

11. Problema: Calcula el peso de un objeto cuya masa es de 50 libras (lb) en la Tierra.

12. Enunciado. Una persona con masa ??????=70.0kgm=70.0kg ¿cuál es su peso en la Tierra
y cuál sería en la Luna (aprox. 1/6 de la gravedad terrestre)?

13. Masa y Volumen
Masa (m)
Es una propiedad intrínseca de la materia que se relaciona con la cantidad de sustancia que contiene un sistema
termodinámico.
Unidades SI:kilogramo (kg)
Volumen (V)
Otra propiedad intrínseca de la materia que se relaciona con las dimensiones en el espacio que tendrá un sistema
termodinámico.
Unidades SI:metro cúbico (m³)

14. Densidad (ρ)
Se define como la relación entre la masa y la unidad de volumen de un sistema termodinámico. Sus dimensiones en el SI son kg/m³.
La densidad es una propiedad intensiva fundamental que nos permite caracterizar las
sustancias independientemente de la cantidad de materia presente en el sistema.
Esta propiedad es especialmente importante en el análisis de fluidos y en la determinación de
otras propiedades derivadas.

15. Enunciado: Enunciado: Se tiene 2.5 kg de harina con densidad aparente
ρ=0.600 g/cm³. Calcular el volumen que ocupará en m³.
Enunciado: Enunciado: Un tanque contiene 0.75 m³ de agua dulce (ρ=1000
kg/m³). Calcular la masa de agua en kg.

16. Volumen Específico (v)
Esta propiedad es el recíproco de la densidad y representa la relación entre el volumen y la
masa de un sistema termodinámico. Sus unidades son m³/kg en el SI.
El volumen específico puede variar en un campo gravitacional. Un ejemplo claro es la
atmósfera, donde el volumen específico aumenta conforme aumenta la altura.

17. Se llena un tanque con aceite cuya densidad es ρ = 850 kg/m3. Si el
volumen del tanque es V=2m3. Determine el volumen especifico del fluido
Un tanque de plástico con un volumen de 0,2 m3. Se llena completamente
con un líquido. Suponga que el peso del líquido es de 1400N. Determine el
volumen especifico del fluido.

18. Definición Diferencial del
Volumen Específico
Para un análisis más riguroso, consideramos un volumen infinitesimal dV de un sistema, cuya
masa se expresa como dm. El volumen específico se define por la relación:
donde dV' es el volumen más pequeño para el cual la masa puede ser considerada un
continuo.

19. Límites del Continuo
Si el volumen fuese más pequeño que dV', la masa no estaría distribuida uniformemente en el
espacio, sino concentrada en partículas, moléculas, átomos y electrones.
En el límite de un volumen igual a cero, el volumen específico puede ser infinito (el volumen no
contiene masa) o muy pequeño.

20. Gravedad Específica (GE)
También conocida como densidad relativa, se define como la relación entre la densidad de una sustancia y la densidad del aguaa 4°C.
La gravedad específica es una propiedad adimensional que nos permite comparar la densidad
de cualquier sustancia con la del agua como referencia estándar.
Esta propiedad es especialmente útil en aplicaciones industriales y de laboratorio.

21. Peso Específico (γ)
Se define como la relación entre el peso por unidad de volumen. Las unidades del peso específico en el Sistema Internacional sonNewton sobre metro cúbico
(N/m³).
Definición Matemática Aplicaciones
Fundamental en mecánica de fluidos y análisis de estructuras sometidas a
cargas gravitacionales.

22. Ecuacionesde Estado
Un aspecto fundamental en termodinámica es obtener relaciones entre propiedades termodinámicas que permiten observar la variación de una propiedad en
función de otras.
01
Métodos Empíricos
Basados en observaciones experimentales y datos
medidos
02
Análisis Matemático
Derivados de principios teóricos rigurosos
03
Ecuación de Estado
Relación establecida entre propiedades del sistema

23. Definición Matemática de Ecuación de Estado
Matemáticamente, una ecuación de estado se puede expresar como una función que relaciona las propiedades termodinámicas de unsistema.
donde x representa una propiedad de un sistema y el subíndice se asocia con la i-ésima propiedad.
Esta representación matemática permite establecer relaciones funcionales entre diferentes propiedades
termodinámicas del sistema.

24. Conclusiones
Las propiedades termodinámicas son fundamentales para el análisis de sistemas. Su correcta
clasificación y comprensión permite establecer relaciones matemáticas precisas.
Clasificación Clara
Propiedades intensivas vs extensivas
según su dependencia de la masa
Medición Precisa
Definiciones matemáticas rigurosas
para cada propiedad
Aplicación Práctica
Ecuaciones de estado que relacionan propiedades del sistema