Practica 1 - Historia Termodinamica [PDF]

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO

FES CUAUTITLAN FUNDAMENTOS DE TERMODINAMICA GONZALEZ ARROYO MARIA FERNANDA PRACTICA No. 1 HISTORIA DE LA TERMODINAMICA GRUPO: 1459C

HISTORIA DE LA TERMINAMICA: La historia de la termodinámica es una pieza fundamental en la historia de la física, la historia de la química, y la historia de la ciencia en general. Debido a la relevancia de la termodinámica en muchas áreas de la ciencia y la tecnología, su historia está finamente tejida con los desarrollos de la mecánica clásica, mecánica cuántica, magnetismo, y la cinética química, para aplicar a campos más distante tales como la meteorología, teoría de información, y biología (fisiología), y a desarrollos tecnológicos como la máquina de vapor, motor de combustión interna, Criogenia y generación de electricidad. El desarrollo de la termodinámica fue motivado y dirigido por la teoría atómica. También, aunque de una manera sutil, motivó nuevas direcciones en probabilidad y estadística; vea, por ejemplo, la línea de tiempo de la termodinámica. La historia de la termodinámica como disciplina científica se considera generalmente que comienza con Otto von Guericke quien, en 1650, construyó y diseñó la primera bomba de vacío y demostró las propiedades del vacío usando sus hemisferios de Magdeburgo. Guericke fue impulsado a hacer el vacío con el fin de refutar la suposición de Aristóteles que «la naturaleza aborrece el vacío». Poco después de Guericke, el físico y químico Robert Boyle estudió y mejoró los diseños de Guericke y en 1656, en coordinación con el científico Robert Hooke, construyó una bomba de aire. Con esta bomba, Boyle y Hooke observaron una correlación entre la presión, temperatura y volumen. Con el tiempo, se formularon la ley de Boyle, indicando que para un gas a temperatura constante, la presión y el volumen son inversamente proporcionales y otras leyes de los gases.

El 1698 Savery Motor — primera máquina de vapor comercialmente útil del mundo. Construido por Thomas Savery

En 1679, un asociado de Boyle, Denis Papin basándose en estos conceptos, construyó un digestor de vapor, que era un recipiente cerrado con una tapa de cierre hermético en el que el vapor confinado alcanzaba una alta presión, aumentando el punto de ebullición y acortando el tiempo de cocción de los alimentos. En 1697, el ingeniero Thomas Savery, a partir de los diseños de Papin, construyó el primer motor térmico, seguido por Thomas Newcomen en 1712. Aunque estos primeros motores eran toscos y poco eficientes, atrajeron la atención de los científicos más destacados de la época. En 1733, Bernoulli usó métodos estadísticos, junto con la mecánica clásica, para extraer resultados de la hidrodinámica, iniciando la mecánica estadística. En 1781 los conceptos de capacidad calorífica y calor latente, fueron desarrollados por el profesor Joseph Black de la Universidad de Glasgow, donde James Watt trabajó como fabricante de instrumentos. Watt consultó con Black en las pruebas de la máquina de vapor, pero fue Watt quien concibió la idea del condensador externo, aumentando grandemente la eficiencia de la máquina de vapor. En 1783, Antoine Lavoisier propone la teoría calórica. En 1798 Benjamin Thompson, conde de Rumford, demostró la conversión del trabajo mecánico en calor. Sobre la base de todo este trabajo previo, Sadi Carnot, el «padre de la termodinámica», publicó en 1824 Reflexiones sobre la energía motriz del fuego, un discurso sobre la eficiencia térmica, la energía, la energía motriz y el motor. El documento describe las relaciones básicas energéticas entre la máquina de Carnot, el ciclo de Carnot y energía motriz, marcando el inicio de la termodinámica como ciencia moderna. El primer libro de texto sobre termodinámica fue escrito en 1859 por William Rankine, quien originalmente se formó como físico y profesor de ingeniería civil y mecánica en la Universidad de Glasgow. La primera y segunda leyes de la termodinámica surgieron simultáneamente en la década de 1850, principalmente por las obras de Germain Henri Hess, William Rankine, Rudolf Clausius, James Prescott Joule y William Thomson (Lord Kelvin).

Los fundamentos de la termodinámica estadística se establecieron por los físicos como James Clerk Maxwell, Ludwig Boltzmann, Max Planck, Rudolf Clausius, Johannes van der Waals y Josiah Willard Gibbs.

Desde 1873 hasta el 76, el físico matemático estadounidense Josiah Willard Gibbs publicó una serie de tres artículos, siendo la más famosa Sobre el equilibrio de las sustancias heterogéneas. Gibbs demostró cómo los procesos termodinámicos, incluyendo reacciones químicas, se podrían analizar gráficamente. Mediante el estudio de la energía, la entropía, potencial químico, la temperatura y la presión del sistema termodinámico, se puede determinar si un proceso se produce espontáneamente. La termodinámica química y la fisicoquímica fueron desarrolladas además por Walther Nernst, Pierre Duhem, Gilbert N. Lewis, Jacobus Henricus van 't Hoff, y Théophile de Donder, entre otros, aplicando los métodos matemáticos de Gibbs. También fueron de importancia para la termodinámica los desarrollos en termometría y manometría.

El 1698 Savery Motor — primera máquina de vapor comercialmente útil del mundo. Construido por Thomas Savery

Contribuciones de tiempos ancestrales y medievales Los ancestros vieron el calor como algo relacionado al fuego. En el año 3000 antes de Cristo, los egipcios antiguos vieron al calor como algo relacionado con orígenes mitológicos.1 En la tradición filosófica Occidental, después de mucho debate sobre el elemento primordial entre los principales filósofos presocráticos, Empédocles propuso una teoría de cuatro elementos, en la cual todas las sustancias derivan de la tierra, agua, aire, y fuego. El elemento Empedocleano del fuego es quizás el principal antecesor de conceptos posteriores tales como flogisto y caloría. Alrededor del año 500 AC, el filósofo griego Heráclito fue conocido como el «flux y fuego» filósofo debido a su expresión proverbial: «Todas las cosas están fluyendo». Heráclito argumentó que los tres elementos principales en naturaleza eran fuego, tierra, y agua.

El atomismo es una parte central de la actual relación entre la termodinámica y mecánica estadística. Los antiguos pensadores tales como Leucipo y Demócrito, después los Epicúreanos, advirtiendo el atomismo, pusieron las bases para la posterior teoría atómica[la cita necesitada]. Hasta que las pruebas experimentales confirmaron la existencia de los átomos en el siglo XX, la teoría atómica estuvo conducida en gran parte por consideraciones filosóficas e intuición científica. En el siglo V aC, el filósofo griego Parménides, en su único trabajo del que se sabe, un poema convencionalmente titulado Sobre la Naturaleza, utiliza razonamiento verbal para postular que un hueco, esencialmente lo que ahora se conoce como un vacío, en la naturaleza no podría ocurrir. Esta opinión fue apoyada por los argumentos de Aristóteles, pero fue criticado por Leucipo y Herón de Alejandría. Desde la antigüedad hasta la Edad Media se presentaron diversos argumentos para aprobar o refutar la existencia de un vacío y se hicieron varios intentos para construir un vacío, pero todos resultaron infructuosos. Los científicos europeos Cornelius Drebbel, Robert Fludd, Galileo Galilei y Santorio Santorio en los siglos XVI y XVII fueron capaces de medir la relación «frío» o «calor» del aire, utilizando un termómetro de aire rudimentario (o termoscopio). Esto puede haber sido influido por un dispositivo más temprano el cual podría expandir y contraer el aire construido por Filón de Bizancio y Herón de Alejandría.

Alrededor del año 1600, el filósofo inglés y científico Francis Bacon conjeturó: «El calor en sí, su esencia y quididad es movimiento y nada más». En 1643, Galileo Galilei, mientras generalmente la aceptación de la «succión» explicación de horror vacui propuesto por Aristóteles, creyó que la naturaleza aborrece el vacío está limitado. Las bombas que operan en minas ya habían demostrado que la naturaleza solo llenaría un vacío con agua hasta una altura de 30 ~pies. Sabiendo este hecho curioso, Galileo animó a su antiguo alumno Evangelista Torricelli para investigar estas limitaciones supuestas. Torricelli no creyó que la naturaleza aborrece el vacío (Horror vacui) en el sentido de Aristóteles la «succión», era responsable de levantar el agua. Más bien, razonó, que era el resultado de la presión ejercida sobre el líquido por el aire circundante. Para probar esta teoría, llenó un tubo largo de vidrio (sellado en un extremo) con mercurio y lo volcó en un plato que también contenía mercurio. Solo una parte del tubo estaba vacía; ~30 pulgadas del líquido quedaron. Cuando el mercurio vaciado, y un vacío parcial estuvo creado en la parte superior del tubo. La fuerza de la gravedad sobre el elemento pesado mercurio impidió rellenar el vacío.

Transición de la química a termoquímica La teoría de flogisto surgió en el siglo XVII,al final del período de la alquimia. Su sustitución por la teoría calórica en el siglo XVIII es uno de los marcadores históricos de la transición de la alquimia a la química. Flogisto era una sustancia hipotética que presumía ser liberada de sustancias combustibles durante la combustión, y de los metales durante el proceso de oxidación. La caloría, como el flogisto, también presumía ser la «sustancia» del calor que se derivaría de un cuerpo caliente a un cuerpo más frío calentándolo. Los primeros retos experimentales sustanciales a la teoría calórica surgieron en la obra de Rumford 1798, cuando demostró que los cañones de hierro fundido producen grandes cantidades de calor los que atribuyó a la fricción, y su trabajo fue de los primeros en socavar la teoría calórica. El desarrollo de la máquina de vapor también centró la atención en la calorimetría y la cantidad de calor producido a partir de diferentes tipos de carbón. La primera investigación cuantitativa sobre los cambios de calor durante reacciones las químicas se iniciaron por Lavoisier que utilizado un calorímetro de hielo después de la investigación de Joseph Black en el calor latente de agua.

Más estudios cuantitativos por James Prescott Joule en 1843 presentaron más adelante fenómenos profundamente reproducibles, y ayudaron a colocar el tema de la termodinámica sobre una base sólida. William Thomson, por ejemplo, todavía estaba tratando de explicar las observaciones de Joule dentro de un marco calórico en 1850. La utilidad y el poder explicativo de la teoría cinética, sin embargo, pronto comenzaron a desplazar a la teoría calórica y era en gran medida obsoleta a finales del siglo XIX. Joseph Black y Lavoisier hicieron contribuciones importantes en la medición precisa de los cambios de calor utilizando el calorímetro, un tema que se conoció como la termoquímica.

Primer calorímetro de hielo del mundo, utilizado en el invierno de 1782-83, por Antoine Lavoisier y PierreSimon Laplace, para determinar el calor implicado en varios cambios químicos; cálculos que se basan en el descubrimiento previo de Joseph Black de Calor latente. Estos experimentos marcan el fundamento de la Termodinámica.

La termodinámica fenomenológica • •

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La ley de Boyle (1662) La ley de Charles fue publicado por primera vez por Joseph Louis Gay-Lussac en 1802, pero hace referencia a trabajos no publicados por Jacques Charles alrededor de 1787. La relación había sido anticipada por el trabajo de Guillaume Amontons en 1702. La ley de Gay-Lussac (1802)

Robert Boyle. 1627-1691

Nacimiento de la termodinámica como ciencia En sus orígenes, la termodinámica era el estudio de motores. Un precursor del motor estuvo diseñado por el científico alemán Otto von Guericke quien, en 1650, diseñó y construyó la primera bomba de vacío y creó por primera vez vacío conocido como los Hemisferios de Magdeburgo. Fue conducido a realizar un vacío con el fin de refutar la suposición de Aristóteles de que la naturaleza aborrece el vacío. Poco después, el físico y químico irlandés Robert Boyle había aprendido de los diseños de Guericke y en 1656, en coordinación con el científico inglés Robert Hooke, construyó una bomba de aire. Utilizando esta bomba, Boyle y Hooke notaron la correlación de presión-volumen : P.V=constante. En aquel momento, se asumió que el aire es un sistema de partículas inmóviles, y no se interpreta como un sistema de moléculas en movimiento. El concepto de movimiento térmico se produjo dos siglos más tarde. Por lo tanto, la publicación de Boyle en 1660 habla sobre un concepto mecánico: la cámara de aire. Más tarde, después de la invención del termómetro, la propiedad llamada temperatura podría ser cuantificada. Esta herramienta dio a GayLussac la oportunidad de derivar su ley, lo que condujo poco después a la ley de los gases ideales. Pero, ya antes del establecimiento de la ley de los gases ideales, un socio de Boyle llamado Denis Papin construyó en 1679 un digestor de hueso, que es un recipiente cerrado con una tapa hermética que confina el vapor hasta que se genera una alta presión. Los diseños más tardíos implementaron una válvula de escape de vapor para evitar la explosión de la máquina. Al observar la válvula rítmicamente moverse hacia arriba y hacia abajo, Papin concibió de la idea de un pistón y motor de cilindro. Él no obstante sigue adelante con su diseño. Sin embargo, en 1697, basado en los diseños de Papin, el ingeniero Thomas Savery construyó el primer motor. A pesar de que

estos primeros motores eran toscos y poco eficientes, atrajeron la atención de los científicos más importantes de la época. Uno de estos científicos fue Sadi Carnot, el «padre de termodinámica», quien en 1824 publicó Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego, un discurso sobre el calor, poder, y la eficiencia del motor. Esto marca el inicio de la termodinámica como ciencia moderna. Por lo tanto, antes de 1698 y la invención de la máquina de vapor, los caballos fueron utilizados para poleas eléctricas, unidos a los cubos, el cual elevó agua fuera de las minas de sal inundadas en Inglaterra. En los años a seguir, se construyeron más variaciones de las máquinas de vapor, como la máquina de Newcomen, y más tarde la máquina de vapor de vatio. Con el tiempo, estos motores tempranos finalmente serían utilizados en lugar de caballos. Así, cada motor empezó a ser asociado con una cierta cantidad de «caballos de potencia» dependiendo de la cantidad de caballos que había reemplazado. El problema principal con estos primeros motores era que eran lentos y torpes, convirtiendo menos de 2% del combustible de entrada a trabajo útil. En otras palabras, cantidades grandes de carbón (o madera) tuvieron que ser quemados para ceder solo una fracción pequeña de producción de trabajo. De ahí nació la necesidad de una nueva ciencia de la dinámica del motor.

Una máquina de vapor vatios, la máquina de vapor que impulsó la Revolución Industrial en Gran Bretaña y el mundo

La mayoría citan el libro de Sadi Carnot 1824 Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego como el punto de partida para termodinámica como ciencia moderna. Carnot definió «Fuerza motriz» para ser la expresión del efecto útil que un motor es capaz de producir. En esta, Carnot nos presentó a la primera definición moderna de

«trabajo»: peso levantado a través de una altura. El deseo de entender, vía formulación, este efecto útil en la relación a «trabajo» es el núcleo de toda la termodinámica moderna. En 1843, James Joule encontró experimentalmente encontrado el equivalente mecánico de calor. En 1845, el Joule informó su mejorexperimento sabido, implicando el uso de un peso en descenso para hacer girar una rueda de paletas en un barril de agua, el cual le permitió estimar un equivalente mecánico de calor de 819 ft·lbf/Btu (4.41 J/cal). Esto condujo a la teoría de conservación de energía y explicar por qué el calor se convertir en trabajo. En 1850, el famoso físico matemático Rudolf Clausius definió el término entropía S siendo el calor que se pierde o se convierte en residuos, derivada de la palabra griega entrepein palabra que significa a su vez para girar. El nombre «termodinámica», sin embargo, no llegó hasta que 1854, cuándo el matemático y físico británico William Thomson (Lord Kelvin) acuñó el término termo-dinámica en su artículo Sobre la Teoría Dinámica del Calor. En asociación con Clausius, en 1871, el matemático y físico escocés James Clerk Maxwell formulando una nueva rama de la termodinámica llamada termodinámica estadística, que funciona para analizar un gran número de partículas en el equilibrio, es decir, los sistemas donde no hay cambios, de manera que solo sus propiedades medias como temperatura T, presión P, y volumen V se convierten en importantes. Poco después, en 1875, el físico austriaco Ludwig Boltzmann formuló una conexión precisa entre entropía S y movimiento molecular:

Definiéndose en términos del número de estados posibles [W] que tal movimiento podría ocupar, en donde K es la constante de Boltzmann. El año siguiente, 1876, era un punto fundamental en el desarrollo del pensamiento humano. Durante este período esencial, el ingeniero químico Willard Gibbs, la primera persona en Estados Unidos en recibir un doctorado en ingeniería (de Yale), publicó un documento de 300 páginas oscuras titulado: Sobre el equilibrio de sustancias heterogéneas, en el que formuló una gran igualdad, la ecuación de energía libre de Gibbs, que sugirió una medida de la cantidad de

«trabajo útil» alcanzable en sistemas de reacción. Gibbs también originó el concepto que hoy conocemos como entalpía H, llamándolo «una función de calor de presión constante». La palabra moderna entalpía se acuñó muchos años más tarde por Heike Kamerling Onnes, que se basa en la palabra griega enthalpein cuyo significado es calentar. A partir de estas bases, aquellos que Lars Onsager, Erwin Schrödinger, y Ilya Prigogine, y otros, funcionando para llevar estos motores de "conceptos" en la vía de casi todas las ramas de hoy en día de la ciencia. TEORIA CINETICA La idea de que el calor es una forma de movimiento es quizás antigua y es ciertamente hablado por Francis Bacon en 1620 en su obra Novum Organum. La primera reflexión científica escrita de la naturaleza microscópica del calor es probablemente para ser encontrado en un trabajo por Mikhail Lomonosov, en la que escriba: «(…) El movimiento no debe ser negado basado en el hecho de que no se ve. ¿Quién negaría que las hojas de los árboles se mueven cuando crujían por el viento, a pesar de ser observable desde grandes distancias? Al igual que en este caso el movimiento permanece oculto debido a la perspectiva, que permanece oculto en cuerpos calientes debido a los extremadamente pequeños tamaños de las partículas que se mueven. En ambos casos, el ángulo de visión es tan pequeño que ni el objeto ni su movimiento pueden ser vistos». Durante los mismos años, Daniel Bernoulli publicó su libro Hidrodinámica(1738), en el cual se deriva una ecuación para la presión de un gas teniendo en cuenta las colisiones de los átomos con las paredes de un recipiente. Él demuestra que esta presión es de dos tercios de la energía cinética media de los gases en una unidad de volumen. Las ideas de Bernoulli, sin embargo, poco impacto en la cultura dominante de calorías. Bernoulli establece una conexión con el principio de la fuerza viva de Gottfried Leibniz, una primera formulación del principio de conservación de la energía, y las dos teorías se entrelazó íntimamente a lo largo de su historia. Aunque Benjamin Thompson sugirió que el calor era una forma de movimiento como resultado de sus experimentos en 1798, no se hizo ningún de reconciliar los enfoques teóricos y experimentales, y es poco probable que él estuviera pensando en el principio de la fuerza viva.

John Herapath formuló posteriormente de forma independiente una teoría cinética en 1820, pero utilizando la temperatura como un impulso en lugar de la fuerza viva o energía cinética por error asociado. Su trabajo no fue en última instancia de revisión por pares y fue descuidada. John James Waterston en 1843 proporcionó una cuenta en gran medida exacta, siempre de manera independiente, pero su trabajo recibió la misma recepción, a falta de revisión por pares, incluso de alguien tan bien dispuesto al principio cinético como Davy. Nuevos avances en la teoría cinética no comenzaron hasta mediados del siglo XIX, con las obras de Rudolf Clausius, James Clerk Maxwell y Ludwig Boltzmann. En su trabajo de 1857 Sobre la naturaleza del movimiento llamado calor, Clausius por primera vez establece claramente que el calor es la energía cinética media de las moléculas. Este interés que Maxwell, en 1859 derivó la distribución de los impulsos más adelante que lleva su nombre. Boltzmann posteriormente generalizó su distribución para el caso de los gases en los campos externos. Boltzmann es quizás el factor que más contribuye a la teoría cinética, mientras presentaba muchos de los conceptos fundamentales de la teoría. Además de la distribución de Maxwell-Boltzmann que se ha mencionado anteriormente, también asocia la energía cinética de las partículas con sus grados de libertad. La ecuación de Boltzmann para la función de distribución de un gas en los estados de no equilibrio sigue siendo la ecuación más eficaz para el estudio de fenómenos de transporte en gases y metales. Al introducir el concepto de probabilidad termodinámica como el número de microestados que corresponden al microestado actual, demostró que su logaritmo es proporcional a la entropía. RAMAS DE LA TERMODINAMICA: La siguiente lista da una idea aproximada de cuándo las principales ramas de la termodinámica iniciaron: • • • • • • •

Termoquímica -1780 Termodinámica clásica - 1824 Termodinámica química - 1876 Mecánica estadística - c. 1880 Termodinámica del equilibrio Ingeniería Termodinámica Termodinámica de ingeniería química - c. 1940

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Termodinámica del no equilibrio - 1941 Termodinámica de sistemas pequeños - 1960 Termodinámica biológica - 1957 Termodinámica de los ecosistemas - 1959 Termodinámica relativista - 1965 Termodinámica cuántica - 1968 Termodinámica de los agujeros negros - c. 1970 Termodinámica geológica - c. 1970 Termodinámica de evolución biológica - 1978 Termodinámica geoquímica - c. 1980 Termodinámica atmosférica - c. 1980 Termodinámica de sistemas naturales - 1990 Termodinámica supramolecular - 1990 Termodinámica de terremoto - 2000 Fármaco-termodinámica de receptor - 2001 Termodinámica de sistemas farmacéuticos – 2002 Las ideas de la termodinámica se han aplicado también en otros campos, por ejemplo:

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Termoeconomía - c. 1970

SISTEMAS DE UNIDADES EN TERMODINÁMICA Las propiedades termodinámicas. Son características que se pueden observar, medir o cuantificar en las sustancias o en los sistemas. La cantidad y tipo de propiedades que se puedan establecer para un sistema dependen del tipo de observación que se halla establecido para el análisis del sistema. Por ejemplo, si el enfoque usado es el macroscópico se pueden establecer propiedades como temperatura (T), presión (P), energía (e), energía interna (u), y entalpia (h) y otras, que de ningún modo serían establecidas utilizando el enfoque microscópico. Para apropiar mejor esta definición, a continuación, se hace detalle sobre dos aspectos primordiales de las propiedades. Las propiedades termodinámicas y los sistemas de unidades. Al considerar el enfoque macroscópico (termodinámica clásica) se

habla de manifestaciones físicas del conjunto o propiedades de una sustancia; y para medir o cuantificar estas de forma directa o indirecta, se han planteado patrones de medida llamados sistemas de unidades. Los sistemas de unidades son grupos o conjuntos de unidades patrón establecidas para medir o cuantificar propiedades físicas, permitiendo expresarlas de forma fácil y precisa. Podemos decirque son como lenguajes adoptados inicialmente por regiones, son completos y sus unidades por lo general van estructuradas en tres clases: Las básicas o fundamentales, las derivadas, y las suplementarias. Las unidades básicas como su nombre lo indica son bien definidas y se consideran independientes desde el punto de vista dimensional, entre estas se encuentran las unidades de cantidad de materia, de masa, de tiempo, de longitud, de temperatura, de intensidad de corriente eléctrica, de intensidad luminosa y en algunos sistemas la de fuerza. Las unidades derivadas son aquellas generadas a partir de la combinación de las unidades básicas mediante relaciones algebraicas que generan una magnitud correspondiente; como las de superficie, volumen, velocidad, aceleración, presión, energía, trabajo, potencia etc., y en algunos sistemas la de fuerza. Las unidades suplementarias son de escaso uso en termodinámica y debido a esto no se consideran para el desarrollo de este curso. En el ámbito de la ingeniería, y aplicados en particular a la termodinámica, se utilizan cuatro sistemas de unidades que son: El sistema ingles internacional, el sistema ingles de ingeniería, el sistema métrico decimal, y el sistema internacional. Una diferencia que puede establecerse para estos sistemas es la magnitud de sus unidades (por ej. para sistemas ingles internacional y de ingeniería la unidad de longitud es el pie y para sistemas métrico decimal e internacional la unidad de longitud es el metro) de tal modo que es necesario utilizar factores de conversión al migrarse de un sistema a otro. Pero se presenta otra diferencia que es menos evidente pero fundamental, y radica en las unidades básicas y derivadas que cada uno de los sistemas utiliza; algunas unidades básicas de un sistema son unidades derivadas en el otro. Si se comparan los sistemas métrico e internacional las unidades básicas de masa, longitud y tiempo son las mismas, pero la fuerza en el sistema internacional es una unidad derivada (el Newton) y en el sistema métrico es una unidad básica (el Kilogramo fuerza). De igual modo al comparar los sistemas ingles internacional e inglés de ingeniería se observa que las unidades

básicas de longitud y tiempo son las mismas, pero en el sistema ingles de ingeniería aparecen como unidades básicas la masa y fuerza (libra masa y libra fuerza respectivamente) y en el inglés internacional únicamente aparece la masa como unidad básica (puede ser la libra masa o el Slug).

La ilustración de los diferentes sistemas de unidades con las unidades básicas y derivadas de uso común en termodinámica y con la convención que será utilizada en este documento, se presenta en el anexo A.

Criterios de clasificación de las propiedades. Las propiedades se clasifican como extensivas o intensivas dependiendo de su comportamiento al variar la extensión o la masa del sistema. Algunas propiedades se cuantifican para toda la cantidad de materia en el sistema, es decir para su extensión, como el volumen total que ocupa ("), como la energía que contiene internamente, inclusive la misma materia (mol) o su masa (m). Estas propiedades que cambian de valor al cambiar la extensión del sistema son denominadas extensivas, son aditivas, y permiten establecer relaciones matemáticas simples. Otras propiedades no dependen de la cantidad total de masa en el sistema ni cambian con el cambio en su extensión, pero si indican su repetibilidad en cada unidad de extensión del sistema; en la mayoría de las ocasiones, indican la intensidad con que se presenta una propiedad extensiva. Estas son llamadas propiedades intensivas y entre ellas se tienen la presión(P), la temperatura(T) y todas las propiedades por unidad de masa (especificas) como el volumen específico(v). Debido a que estas propiedades intensivas son invariantes con la extensión del sistema, permiten establecer relaciones directas con el estado de las sustancias.

Sistema Internacional de Unidades El Sistema Internacional de Unidades (abreviado SI del francés: Le Système International d'Unités), también denominado Sistema Internacional de Medidas, es el nombre que recibe el sistema de unidades que se usa en la mayoría de los países y es la forma actual del sistema métrico decimal. El SI también es conocido como «sistema métrico», especialmente en las naciones en las que aún no se ha implantado para su uso cotidiano. Fue creado en 1960 por la Conferencia General de Pesos y Medidas, que inicialmente definió seis unidades físicas básicas. En 1971 se añadió la séptima unidad básica, el mol.

Metrologia. La metrología (del griego μετρoν, medida y λoγoς, tratado) es la ciencia y tecnica que tiene por objeto el estudio de los sistemas de pesos y medidas, y la determinación de las magnitudes físicas.

BENEFICIOS DE LA METROLOGIA Y SU IMPORTANCIA. Las mediciones correctas tienen una importancia fundamental para los gobiernos, para las empresas y para la población en general, ayudando a ordenar y facilitar las transacciones comerciales. A menudo las cantidades y las características de un producto son resultado de un contrato entre el cliente (consumidor) y el proveedor (fabricante); las mediciones facilitan este proceso y por ende inciden en la calidad de vida de la población, protegiendo al consumidor, ayudando a preservar el medio ambiente y contribuyendo a usar racionalmente los recursos naturales. Actualmente, con la dinamización del comercio a nivel mundial, la Metrología adquiere mayor importancia y se hace más énfasis en la relación que existe entre ella y la calidad, entre las mediciones y el control de la calidad, la calibración, la acreditación de laboratorios, la trazabilidad y la certificación. La Metrología es el núcleo central básico que permite el ordenamiento de estas funciones y su operación coherente las ordena con el objetivo final de mejorar y garantizar la calidad de productos y servicios. El desarrollo de la metrología proporciona múltiples beneficios al mundo industrial, como veremos a continuación: Promueve el desarrollo de un sistema armonizado de medidas, análisis ensayos exactos, necesarios para que la industria sea competitiva. •

Facilita a la industria las herramientas de medida necesarias para la investigación y desarrollo de campos determinados y para definir y controlar mejor la calidad de los productos. • Perfecciona los métodos y medios de medición. • Facilita el intercambio de información científica y técnica. • Posibilita una mayor normalización internacional de productos en general, maquinaria, equipos y medios de medición.

Definiciones de las unidades 1. Metro (m). Unidad de longitud. Definición: un metro es la longitud de trayecto recorrido en el vacío por la luz durante un tiempo de 1/299 792 458 de segundo. 2. 2.Kilogramo (kg). Unidad de masa. Definición: un kilogramo es una masa igual a la de un cilindro que se encuentra en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas, en Sèvres; Francia. 3.Segundo (s). Unidad de tiempo. Definición: el segundo es la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133. 4.Ampere o amperio (A). Unidad de intensidad de corriente eléctrica. Definición: un amperio es la intensidad de una corriente constante que manteniéndose en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una distancia de un metro uno de otro en el vacío, produciría una fuerza igual a 2•10-7 newton por metro de longitud. 5.Kelvin (K). Unidad de temperatura termodinámica. Definición: un kelvin es la temperatura termodinámica correspondiente a la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua. 6.Mol (mol). Unidad de cantidad de sustancia. Definición: un mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades

elementales como átomos hay en 0,012 kilogramos de carbono 12. Cuando se emplea el mol 7.Candela (cd). Unidad de intensidad luminosa. Definición: una candela es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540•1012 hercios y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 vatios por estereorradián. Definiciones de las unidades: 1. Hertz o hercio (HZ) . Unidad de frecuencia. Definición: un hercio es un ciclo por cada segundo.

2. Newton (N). Unidad de fuerza. Definición: un newton es la fuerza necesaria para proporcionar una aceleración de 1 m/s2 a un objeto cuya masa es de 1 kg.

3. Pascal (Pa). Unidad de presión. Definición: un pascal es la presión ue ejerce una fuerza de 1 newton sobre una superficie de 1 metro cuadrado normal a la misma.

4. Joule o julio (J). Unidad de energía, trabajo y calor. Definición: un julio es el trabajo producido por una fuerza de 1 newton, cuyo punto de aplicación se desplaza 1 metro en la dirección de la fuerza. En términos eléctricos, un julio es el trabajo realizado por una diferencia de potencial de 1 voltio y con una intensidad de 1 amperio durante un tiempo de 1 segundo.

5.Watt o vatio (W). Unidad de potencia. Definición: un vatio es la potencia que da lugar a una producción de energía igual a 1 julio por segundo. En términos eléctricos, un vatio es la potencia producida por una diferencia de potencial de 1 voltio y una corriente eléctrica de 1 amperio.

6.Coulomb o culombio (C). Unidad de carga eléctrica. Definición: un culombio es la cantidad de electricidad transportada en un segundo por una corriente de un amperio de intensidad. 7.Volt o voltio (V). Unidad de potencial eléctrico y fuerza electromotriz. Definición: la diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente con una intensidad de un amperio utiliza un vatio de potencia.

8.Ohm u ohmio (Ω). Unidad de resistencia eléctrica. Definición: un ohmio es a resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia de potencial constante de 1 voltio aplicada entre estos dos puntos produce, en dicho conductor, una corriente de intensidad 1 amperio, cuando no haya fuerza electromotriz en el conductor.

9.Siemens (S). Unidad de conductancia eléctrica. Definición: un siemens es la conductancia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor que tiene un ohmio de resistencia.

10. Farad o faradio (F). Unidad de capacidad eléctrica. Definición: un faradio es la capacidad de un conductor con una diferencia de potencial de un voltio tiene como resultado una carga estática de un culombio.

11.Tesla (T). Unidad de densidad de flujo magnético e intensidad de campo magnético Definición: un tesla es una inducción magnética uniforme que, repartida normalmente sobre una superficie de un metro cuadrado, produce a través de esta superficie un flujo magnético total de un weber

12.Weber o weberio (Wb). Unidad de flujo magnético.Definición: un weber es el flujo magnético que al atravesar un circuito de una sola espira produce en la misma una fuerza electromotriz de 1 voltio si se anula dicho flujo en 1 segundo por decrecimiento uniforme.

13. Henry o henrio (H). Unidad de inductancia. Definición: un henrio es la inductancia de un circuito en el que una corriente que varía a razón de un amperio por segundo da como resultado una fuerza electromotriz autoinducida de un voltio.

14. Radián (rad). Unidad de ángulo plano. Definición: un radián es el ángulo que limita un arco de circunferencia cuya longitud es igual al radio de la circunferencia.

15.Estereorradián (sr). Unidad de ángulo sólido. Definición: un estereorradián es el ángulo sólido que, teniendo su vértice en el centro de una esfera, intercepta sobre la superficie de dicha esfera un área igual a la de un cuadrado que tenga por lado el radio de la esfera

16.Lumen (lm). Unidad de flujo luminoso Definición: un lumen es el flujo luminoso producido por una candela de intensidad luminosa, repartida uniformemente en un estereorradián.

17.Lux (lx). Unidad de iluminancia Definición: un lux es la iluminancia producida por un lumen de flujo luminoso, en una superficie equivalente a la de un cuadrado de un metro de lado.

18.Becquerel o becquerelio (Bq). Unidad de actividad radiactiva Definición: un becquerel (o becquerelio) es una desintegración nuclear por segundo.

19.Gray (Gy). Unidad de dosis de radiación absorbida.Definición: un gray es la absorción de un julio de energía ionizante por un kilogramo de material irradiado.

20.Sievert (Sv). Unidad de dosis de radiación absorbida equivalente Definición: un sievert es la absorción de un julio de energía ionizante por un kilogramo de tejido vivo irradiado.

21.Katal (kat). Unidad de actividad catalítica Definición: un katal es la actividad catalítica responsable de la transformación de un mol de compuesto por segundo 21. Grado Celsius (°C). Unidad de temperatura termodinámica. La magnitud de un grado Celsius (1 °C) es igual a la de un kelvin. Definición: , donde t es la temperatura en grados Celsius y T en kélvines.

BIBLIOGRAFIA: http://tdinamica.blogspot.com/p/2-sistemas.html https://es.wikipedia.org/wiki/Historia_de_la_termodin%C3 %A1mica file:///C:/Users/HP/Downloads/nanopdf.com_sistemas-deunidades-en-termodinamica-las-propiedades.pdf