14.1: Introducción

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Michael Adewumi
Pennsylvania State University via John A. Dutton: e-Education Institute

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La termodinámica juega un papel importante en la ciencia y la ingeniería. La mayoría de los procesos físicos de interés de ingeniería operan sobre principios termodinámicos. La termodinámica es la ciencia que se ocupa exclusivamente de los principios de la conversión energética. Este mensaje es transmitido por la propia palabra: “termo” significa “calor” —una manifestación de energía— y “dinámica” trata del “movimiento”. Muchas veces, no usamos la termodinámica tanto como deberíamos. Esto es porque no sabemos lo útil que puede ser una herramienta, o, simplemente porque no sabemos cómo usarla.

Los ingredientes básicos para la utilización de la termodinámica son:

La capacidad de identificar y definir el sistema que mejor caracteriza un proceso dado
La disponibilidad de información relevante
Juicio de ingeniería sólido

¿Qué tipo de problemas se pueden resolver con la termodinámica? Hay tres clases generales de problemas termodinámicos.

Determinación de variación de propiedad del sistema. En este caso, se nos da un proceso que se lleva a cabo bajo ciertas limitaciones conocidas. Estamos obligados a determinar cómo varían las propiedades del sistema.
Interacciones que provocan cambios. En este tipo de problemas, se prescriben los cambios deseados en las propiedades del sistema. Estamos obligados a determinar la cantidad de interacciones externas que se necesitan para causar estos cambios, es decir, cómo variar las restricciones para obtener el estado final requerido del sistema.
El problema de la mejor trayectoria. Aquí se nos da un sistema con restricciones y una variación deseada. Estamos obligados a determinar la mejor manera de lograr el cambio, es decir, la mejor manera de alcanzar una meta.

En la ciencia y la ingeniería, el rigor matemático es esencial. Las siguientes secciones nos llevarán a través de las matemáticas de la termodinámica.

Colaboradores y Atribuciones

Michael Adewumi (The Pennsylvania State University) Vice Provost for Global Program, Professor of Petroleum and Natural Gas Engineering