Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 1
un medidor de presión al recipiente. Este enfoque macroscópico al estudio
de la termodinámica que no requiere conocer el comportamiento de cada
una de las partículas se llama termodinámica clásica, y proporciona un
modo directo y fácil para la solución de problemas de ingeniería. Un enfoque
más elaborado, basado en el comportamiento promedio de grupos grandes
de partículas individuales, es el de la termodinámica estadística. Este
enfoque microscópico es bastante complicado y en este libro sólo se usa
como apoyo.
Áreas de aplicación de la termodinámica
En la naturaleza, todas las actividades tienen que ver con cierta interacción entre
la energía y la materia; por consiguiente, es difícil imaginar un área que no se
relacione de alguna manera con la termodinámica. Por lo tanto, desarrollar una
buena comprensión de los principios básicos de esta ciencia ha sido durante
mucho tiempo parte esencial de la educación en ingeniería.
Comúnmente la termodinámica se encuentra en muchos sistemas de ingeniería
y otros aspectos de la vida y no es necesario ir muy lejos para comprobar
esto. De hecho no se necesita ir a ningún lado. Por ejemplo, el corazón
bombea sangre en forma constante a todo nuestro cuerpo, diferentes conversiones
de energía ocurren en billones de células y el calor corporal generado se
emite en forma constante hacia el ambiente. El confort humano tiene estrecha
relación con la tasa de esta emisión de calor metabólico. Se intenta controlar
esta transferencia de calor ajustando la ropa a las condiciones ambientales.
Existen otras aplicaciones de la termodinámica en el lugar que se habita.
Una casa ordinaria es, en algunos aspectos, una sala de exhibición de
maravillas relacionadas con la termodinámica (Fig. 1-4). Muchos utensilios
domésticos y aplicaciones están diseñados, completamente o en parte,
mediante los principios de la termodinámica. Algunos ejemplos son la
estufa eléctrica o de gas, los sistemas de calefacción y aire acondicionado,
el refrigerador, el humidificador, la olla de presión, el calentador de
agua, la regadera, la plancha e incluso la computadora y el televisor. En
una escala mayor, la termodinámica desempeña una parte importante en el
diseño y análisis de motores automotrices, cohetes, motores de avión, plantas
de energía convencionales o nucleares, colectores solares, y en el diseño
de todo tipo de vehículos desde automóviles hasta aeroplanos (Fig. 1-5).
Los hogares que usan eficazmente la energía se diseñan con base en la reducción
de pérdida de calor en invierno y ganancia de calor en verano. El
tamaño, la ubicación y entrada de potencia del ventilador de su computadora
también se selecciona tras un estudio en el que interviene la termodinámica.
1-2 ■ IMPORTANCIA DE LAS DIMENSIONES
Y UNIDADES
Café
caliente
70 °C
Ambiente
frío
20 °C
Calor
FIGURA 1-3
El calor fluye en dirección de la
temperatura decreciente.
Regadera
Colectores
solares
Agua
caliente
Depósito de agua caliente
Agua
fría
Intercambiador
Bomba
de calor
FIGURA 1-4
El diseño de muchos sistemas de
ingeniería, como este sistema solar
para calentar agua, tiene que ver con la
termodinámica.
Cualquier cantidad física se caracteriza mediante dimensiones. Las magnitudes
asignadas a las dimensiones se llaman unidades. Algunas dimensiones
básicas, como masa m, longitud L, tiempo t y temperatura T se seleccionan
como dimensiones primarias o fundamentales, mientras que otras como la
velocidad V, energía E y volumen V se expresan en términos de las dimensiones
primarias y se llaman dimensiones secundarias o dimensiones derivadas.