Introducción a la Termodinamica.pdf - C.I.E.

Conceptos Fundamentales 19
propiedades cualesquiera, por ejemplo P y T, o P y V. En el plano coordenado P-V un punto describe un estado
determinado y único del sistema. Si tenemos dos puntos A y B en el plano P-V se dice que el sistema
ha sufrido una evolución o transformación cuando, por medio de cambios de cualquier orden en sus propiedades,
pasa del estado A al B.
Existen naturalmente infinitas maneras de hacer el recorrido. De aquí en mas asumiremos que las transformaciones
se realizan de modo que cada uno de los pasos sucesivos que atraviesa el sistema en la evolución
es un estado de equilibrio. La razón es que en el plano sólo podemos representar estados de equilibrio,
de otro modo se requerirían muchísimos planos (infinitos en realidad), cada uno de los cuales representaría
cada instante ya que en condiciones de no-equilibrio cada estado es consecuencia de su historia
anterior y su duración es instantánea. De este modo la transformación así representada transcurre como
una sucesión de estados de equilibrio. Un proceso de este tipo se denomina transformación casi estática.
Por supuesto, en la realidad ningún proceso es realmente casi estático, pero una
buena aproximación consiste en realizar la evolución en un tiempo enormemente
largo. Su representación en el plano es una línea continua integrada por infinitos
estados de equilibrio. Si realizamos una evolución A→B mediante un camino 1 y
luego otra B→A siguiendo un camino 2, se describe un ciclo. Recordemos que se
sabe del Análisis Matemático que las funciones se dividen en dos tipos de acuerdo
a su integrabilidad. Si la integral de una función dada es independiente del
camino de integración decimos que la primitiva es una función potencial. Recordemos
también que la integral cerrada de una función de este tipo vale cero.
1.5 Sistemas de unidades
En ingeniería es muy común el uso de unidades “usuales” o “prácticas”, debido a la costumbre de muchos
centros de enseñanza y también de empresas que se resisten al uso de sistemas racionales. Los sistemas
racionales de unidades van logrando gradualmente mayor aceptación, pero aun hoy se pueden encontrar
libros y artículos que usan unidades mixtas o no racionales. En un sistema racional como el Sistema Internacional
existen tres unidades básicas de las que deriva el resto: masa, longitud y tiempo. En los sistemas
de unidades “prácticas” se emplean cuatro: masa, longitud, tiempo y fuerza.
Para poder usar un sistema de estas características hay que introducir una constante de conversión de unidades
en la Primera Ley de Newton, con el objeto de mantener la homogeneidad dimensional de la igualdad.
Esta queda definida así:
a
F = m
gc
⎡ m ⎤
donde: F = fuerza [Kgf]; m = masa [Kg]; a = aceleración ⎢ ⎥ ;
2
⎣seg
⎦
gc es la constante de equivalencia de Newton a Kgf, es decir:
Kg×
m
g
Kg f
g c = 9.
8
Entonces el cociente vale1
y tiene por unidades , o bien en
2
Kgf
seg
g c
Kg
Lb×
pie
g
Lb f
unidades inglesas g c = 32.
17 Entonces el cociente vale 1 y tiene por unidades
2
Lb f seg
g c
Lb
En un sistema racional como el SI, gc vale 1 y no tiene unidades.
Energía cinética
Para una masa m con una velocidad V la energía cinética es:
2
mV
Ec = [Nw×m]
2
Si empleamos un sistema de unidades “usuales” resulta:
2
Ec
mV
2 g
En efecto: [ ] Kg Kg m Nw m
c
2
= [Kgf×m]
m m
Ec = =
= × (unidades racionales)
2
2
seg seg
Introducción a la Termodinámica – Jorge A. Rodriguez