{"id":2187,"date":"2021-11-27T22:22:26","date_gmt":"2021-11-27T22:22:26","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/?p=2187"},"modified":"2022-02-08T20:50:57","modified_gmt":"2022-02-08T20:50:57","slug":"clase-digital-2-cinematica-y-dinamica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/clase-digital-2-cinematica-y-dinamica\/","title":{"rendered":"Clase digital 2: Cinem\u00e1tica y din\u00e1mica"},"content":{"rendered":"\n\n\n<div class=\"wp-block-cover\" style=\"min-height:284px;aspect-ratio:unset;\"><span aria-hidden=\"true\" class=\"has-background-dim-40 wp-block-cover__gradient-background has-background-dim\"><\/span><img decoding=\"async\" class=\"wp-block-cover__image-background wp-image-2188\" alt=\"\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/wel2zpx3jdg.jpg\" style=\"object-position:84% 63%\" data-object-fit=\"cover\" data-object-position=\"84% 63%\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1600\" height=\"1067\" class=\"wp-block-cover__image-background wp-image-2188\" alt=\"\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/wel2zpx3jdg.jpg\" style=\"object-position:84% 63%\" data-object-fit=\"cover\" data-object-position=\"84% 63%\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/wel2zpx3jdg.jpg 1600w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/wel2zpx3jdg-300x200.jpg 300w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/wel2zpx3jdg-1024x683.jpg 1024w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/wel2zpx3jdg-768x512.jpg 768w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/wel2zpx3jdg-1536x1024.jpg 1536w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/wel2zpx3jdg-272x182.jpg 272w\" sizes=\"auto, (max-width: 1600px) 100vw, 1600px\" \/><\/noscript><div class=\"wp-block-cover__inner-container is-layout-flow wp-block-cover-is-layout-flow\">\n<p class=\"has-text-align-center has-base-3-color has-text-color has-large-font-size wp-block-paragraph\">Cinem\u00e1tica y din\u00e1mica<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"introduccion\">Introducci\u00f3n<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">\u00a1Hola!&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Es un gusto tenerte en esta segunda sesi\u00f3n denominada Cinem\u00e1tica y din\u00e1mica del curso&nbsp;<strong>Termodin\u00e1mica<\/strong>. Ahora que ya conoces la importancia de las propiedades termof\u00edsicas como la temperatura y la presi\u00f3n, es momento de revisar algunos temas de manera particular que, en general, son muy importantes a la hora de estudiar la Termodin\u00e1mica. En esta clase, se revisar\u00e1n los temas:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Sistemas<\/li><li>Propiedades y estados<\/li><li>Procesos<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Siendo el primero de ellos el enfocado al estudio de sistemas termodin\u00e1micos en general. Por otro lado, se estudiar\u00e1n otras propiedades termof\u00edsicas como la energ\u00eda interna, la entalp\u00eda y entrop\u00eda. Finalmente, la aplicaci\u00f3n de estas propiedades en la definici\u00f3n de estados termodin\u00e1micos los cuales requieren el uso del principio de estado, mismo que se revisar\u00e1 a detalle en esta misma sesi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Los procesos por los cuales pasa una sustancia ser\u00e1n revisados a partir del conocimiento de los estados termodin\u00e1micos. Conocer\u00e1s el diagrama de fases para el agua, el cual es el fluido m\u00e1s utilizado en aplicaciones en ingenier\u00eda y podr\u00e1s darte cuenta de los estados por los cuales pasa este fluido cuando las propiedades de temperatura y presi\u00f3n cambian. Las aplicaciones que se tienen para el agua son bastas y como ejemplo se tienen: generaci\u00f3n de energ\u00eda, conservaci\u00f3n de alimentos, condiciones de confort, entre otras. En cada aplicaci\u00f3n, el agua se utiliza en diferentes estados termodin\u00e1micos y de esta manera, es posible caracterizar el sistema con base a un desempe\u00f1o, el cual se revisar\u00e1 en la sesi\u00f3n 3.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Te invito a adentrarte en este apasionante tema y descubras las bondades que tiene el conocer un proceso para ser implementado en sistemas en la vida real.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Empecemos la clase. \u00a1Te deseo el mejor de los \u00e9xitos!<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"desarrollo-del-tema\">Desarrollo del tema <\/h2>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"sistemas\">Sistemas<\/h3>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Una de las aplicaciones de la Termodin\u00e1mica es para la determinaci\u00f3n de los estados por los cuales pasa una sustancia. Generalmente, los estados termodin\u00e1micos en un sistema se presentan cuando se tiene al menos dos propiedades. A continuaci\u00f3n, se describen algunos conceptos que seguramente has escuchado alguna vez, pero que quiz\u00e1 no te preguntabas su significado:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><strong>Sistema<\/strong>: Es la cantidad de materia o una regi\u00f3n en el espacio elegida para su an\u00e1lisis.<\/li><li><strong>Sistema termodin\u00e1mico<\/strong>: Es una regi\u00f3n del espacio dentro de la cual existen diferentes componentes que interact\u00faan entre s\u00ed, intercambiando energ\u00eda y en ocasiones masa.<\/li><li><strong>Alrededores<\/strong>: Es la masa o regi\u00f3n fuera del sistema.<\/li><li><strong>Frontera<\/strong>: Se trata de la superficie real o imaginaria que separa al sistema de sus alrededores.<\/li><li><strong>Sistema adiab\u00e1tico<\/strong>: Aquel en el que la transferencia de energ\u00eda con los alrededores es NULA.<\/li><li><strong>Sistema aislado<\/strong>: Aquel en el que se impide que la energ\u00eda cruce la frontera.<\/li><li><strong>Sistema abierto<\/strong>: Es una regi\u00f3n elegida apropiadamente en el espacio.<\/li><li><strong>Sistema cerrado<\/strong>: Aquel que consta de una cantidad fija de masa y ninguna otra puede cruzar su frontera.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"propiedades-y-estados\">Propiedades y estados<\/h3>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Una vez que se revis\u00f3 el concepto de sistema, es necesario establecer los estados termodin\u00e1micos por los cuales pasar\u00e1 una sustancia. Ello conlleva al conocimiento de las propiedades termof\u00edsicas de dicha sustancia y adem\u00e1s, a la implementaci\u00f3n del postulado de estado para saber de manera precisa, el n\u00famero de propiedades requeridas para determinar un estado termodin\u00e1mico. A continuaci\u00f3n, se presenta de manera textual este postulado (Cengel&amp;Boles, 2019).<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-text-align-center wp-block-paragraph\"><em>\u00abEl estado de un sistema compresible simple se especifica por completo mediante dos propiedades intensivas independientes.\u00bb<\/em><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Para que una propiedad pueda ser independiente, \u00e9sta deber\u00eda permanecer constante mientras la otra est\u00e9 variando, por lo cual es importante identificar esta caracter\u00edstica, ya que no ser\u00e1 posible utilizar propiedades que no sean independientes para fijar un estado termodin\u00e1mico.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Por otro lado, a manera de introducir el concepto de equilibrio en un sistema, se puede mencionar que \u00e9ste se define como un estado de balance. En el estado de equilibrio no existe una diferencia entre potenciales y no se presentan cambios en las propiedades f\u00edsicas del sistema.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"procesos\">Procesos<\/h3>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">El cambio que sufre una sustancia de un estado de equilibrio a otro experimentado por un sistema se le llama proceso. Los procesos tienen un estado inicial y uno final, as\u00ed como una trayectoria.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Existen procesos din\u00e1micos, est\u00e1ticos y cuasiest\u00e1ticos siendo los \u00faltimos aquellos en los que todo el tiempo el sistema permanece infinitesimalmente cerca del estado de equilibrio. Este tipo de procesos son lo suficientemente lentos para establecer que las propiedades en el sistema no cambian con una velocidad considerable.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Otra clasificaci\u00f3n de los procesos se da mediante la dependencia al tiempo, siendo los de flujo estacionario y transitorio los m\u00e1s representativos.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">El proceso de flujo estacionario se define como aquel durante el cual un fluido fluye de forma estacionaria por un volumen de control, es decir, en donde las propiedades termof\u00edsicas del fluido no cambian respecto del tiempo. Por otra parte, en el proceso de flujo transitorio, las propiedades si se ven afectadas al variar el tiempo.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">A partir de los conceptos mencionados en esta sesi\u00f3n, podr\u00e1s discernir entre los diferentes tipos de sistemas y procesos a los que te enfrentas cuando tengas que resolver un determinado tipo de problema. Es importante que comprendas la diferencia entre proceso estacionario y transitorio ya que, en ocasiones, si los conceptos no est\u00e1n bien comprendidos, se pueden presentar confusiones al momento de plantear los problemas a resolver.<\/p>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\" id=\"estados-de-agregacion-de-la-materia\">Estados de agregaci\u00f3n de la materia<\/h4>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Los estados de agregaci\u00f3n de la materia, de manera muy general son 3: S\u00f3lido, l\u00edquido y gaseoso, los cuales se consiguen bajo ciertas condiciones de temperatura y presi\u00f3n. Una de las sustancias m\u00e1s utilizadas en ingenier\u00eda para la realizaci\u00f3n de procesos es el agua, por lo cual es importante conocer los estados por los cuales esta sustancia pasa cuando se var\u00eda la temperatura. En la siguiente figura, se presenta un esquema donde se observan los estados por los que pasa el agua as\u00ed como los procesos que se llevan a cabo para que el agua cambie de estado o fase.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-full\"><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/lLBYfHiY_xpRRD8N_axP_w_h_qD1rMhHn.jpeg\" alt=\"\" class=\"wp-image-2198\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"768\" height=\"388\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/lLBYfHiY_xpRRD8N_axP_w_h_qD1rMhHn.jpeg\" alt=\"\" class=\"wp-image-2198\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/lLBYfHiY_xpRRD8N_axP_w_h_qD1rMhHn.jpeg 768w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/lLBYfHiY_xpRRD8N_axP_w_h_qD1rMhHn-300x152.jpeg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 768px) 100vw, 768px\" \/><\/noscript><figcaption>Figura 1. Estados Termodin\u00e1micos del agua.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Por otro lado, la siguiente figura muestra los nombres que reciben los procesos para transitar de un estado a otro, tomando como base que dichos estados son s\u00f3lido, l\u00edquido y gaseoso.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-full\"><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/QJlrHlhNBTBlkBEb_vVm3r1Ws8vQ-Ylij.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-2199\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"485\" height=\"386\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/QJlrHlhNBTBlkBEb_vVm3r1Ws8vQ-Ylij.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-2199\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/QJlrHlhNBTBlkBEb_vVm3r1Ws8vQ-Ylij.png 485w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/QJlrHlhNBTBlkBEb_vVm3r1Ws8vQ-Ylij-300x239.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 485px) 100vw, 485px\" \/><\/noscript><figcaption>Figura 2. Procesos de transici\u00f3n entre los estados b\u00e1sicos de la materia.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">En la siguiente figura se presenta el diagrama de fases de una sustancia pura donde, entre otros puntos, se identifica el punto triple donde coexisten las tres fases al mismo tiempo y el punto cr\u00edtico se identifica con una presi\u00f3n y temperatura cr\u00edtica y cuya importancia desde el punto de vista de la Termodin\u00e1mica radica en que, a partir de dicho punto, en la sustancia se tienen propiedades f\u00edsicas como un gas, pero caracter\u00edsticas de transferencia de calor como las de un l\u00edquido. El di\u00f3xido de carbono (CO<sub>2<\/sub>) es un fluido muy especial cuyo punto cr\u00edtico se alcanza de manera muy r\u00e1pida, ya que su temperatura cr\u00edtica es de 31\u00b0C, lo cual es un valor muy com\u00fan en varias zonas del mundo.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-full\"><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/h-EH6zwHmJJ0WkH0_icXuvRPMueId1oCs.jpeg\" alt=\"\" class=\"wp-image-2200\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"638\" height=\"375\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/h-EH6zwHmJJ0WkH0_icXuvRPMueId1oCs.jpeg\" alt=\"\" class=\"wp-image-2200\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/h-EH6zwHmJJ0WkH0_icXuvRPMueId1oCs.jpeg 638w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/h-EH6zwHmJJ0WkH0_icXuvRPMueId1oCs-300x176.jpeg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 638px) 100vw, 638px\" \/><\/noscript><figcaption>Figura 3. Diagrama de fases de una sustancia pura.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">A manera de complemento revisa el siguiente documento:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><a href=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/Thermophysical-properties-of-fluids-dynamic-viscosity-and-thermal-conductivity.pdf\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Thermophysical properties of fluids- dynamic viscosity and thermal conductivity<\/a><a href=\"https:\/\/oa.ugto.mx\/oa\/uda_termodinamica\/oa-rg-0008561\/assets\/o6M2hY04g8bfBjow_z7eQ6DF6xKlnMCNp-Thermophysical%20properties%20of%20fluids-%20dynamic%20viscosity%20and%20thermal%20conductivity.pdf\" rel=\"noreferrer noopener\" target=\"_blank\"><\/a><\/li><\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Finalmente ve el siguiente video:<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe loading=\"lazy\" title=\"Experimento Torre de L\u00edquidos\" width=\"1200\" height=\"675\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/25RaZcDBAtY?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"conclusion\">Conclusi\u00f3n <\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">En resumen, los procesos son transiciones que sufre una sustancia desde un estado a otro. Es gracias a estas transiciones que se obtienen diferencias de energ\u00eda en los sistemas termodin\u00e1micos. Los diferentes tipos de sistemas utilizados en Termodin\u00e1mica se presentan en diversas situaciones en la vida cotidiana, por lo cual es importante tener en claro los conceptos revisados en esta sesi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Las propiedades m\u00e1s com\u00fanmente utilizadas para la determinaci\u00f3n de los estados termodin\u00e1micos de una sustancia son la temperatura y presi\u00f3n, sin embargo, en esta sesi\u00f3n no se limit\u00f3 solo a estas dos propiedades, sino que se estableci\u00f3 la condici\u00f3n de que se pueden utilizar otras, siempre y cuando \u00e9stas sean independientes.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Los estados de agregaci\u00f3n de la materia tambi\u00e9n fueron presentados en esta segunda sesi\u00f3n, siendo la temperatura, la principal variable para alcanzar cada uno de los estados termodin\u00e1micos. Se present\u00f3 un diagrama de fases en donde se ubicaron puntos particulares como el punto triple y el punto cr\u00edtico, los cuales tienen ciertas peculiaridades. Uno de los elementos a tomar en cuenta es que, cada fluido o sustancia posee un punto cr\u00edtico. Particularmente, para el caso del CO<sub>2<\/sub>, su punto cr\u00edtico es muy bajo y se mostr\u00f3 que sin problema se puede sobrepasar dicho punto en algunas zonas del mundo, ya que la temperatura de 31\u00b0C es f\u00e1cilmente alcanzable en el ambiente, sobre todo en zonas del mundo c\u00e1lidas.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Finalmente, los sistemas termodin\u00e1micos est\u00e1n expuestos a sufrir cambios o procesos, es por ello que resulta importante conocer la definici\u00f3n de estos y las caracter\u00edsticas que cada uno de ellos tiene para poder ser identificados.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Has llegado al final de la segunda clase \u00a1Te felicito por tu esfuerzo! Para concluir la sesi\u00f3n te pido que realices la tarea asignada y la mandes como corresponde. Te encuentro en la pr\u00f3xima sesi\u00f3n. Hasta entonces.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"fuentes-de-informacion\">Fuentes de informaci\u00f3n <\/h2>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Cengel, Y. A., A. Boles A. M. &amp; Mehmet, K. (2019). Termodin\u00e1mica, (9a ed.). McGraw Hill Editores.<\/li><li>Moran, J. M., &amp; Shapiro, N. H. (2008). Fundamentals of Engineering Thermodynamics. (6a ed.). John Willey &amp; Sons, Inc.<\/li><\/ul>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Introducci\u00f3n \u00a1Hola!&nbsp; Es un gusto tenerte en esta segunda sesi\u00f3n denominada Cinem\u00e1tica y din\u00e1mica del curso&nbsp;Termodin\u00e1mica. Ahora que ya conoces la importancia de las propiedades termof\u00edsicas como la temperatura y la presi\u00f3n, es momento de revisar algunos temas de manera particular que, en general, son muy importantes a la hora de estudiar la Termodin\u00e1mica. 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