Aplicaciones de la termodinámica en la ingeniería

Aplicaciones de la termodinámica en la ingeniería.
Profesora: Martha Irene Millán Almaraz

Kosonoy González Ricardo Bryan BT 2-3
17/01/2015






Objetivo

Este trabajo tiene como finalidad, mostrar los diferentes aspectos en los que la ciencia de la termodinámica inquiere en las distintas ingenierías, sus principales materias o campos de trabajo así como la evolución de esta a lo largo de las carreras en cuestión.
Mostrar un poco de la historia de la termodinámica, así el cómo se ha ido envolviendo en diferentes áreas, y con estas, como ha ido evolucionando a distintas ramas que apoyan y se desarrollan junto con ellas.
Y finalmente, tener un entendimiento más profundo de la materia, comprendiendo la importancia y el lugar donde radica, desarrollando una perspectiva nueva que aprecie la materia a lo largo de mi carrera universitaria.


La termodinámica aplicada en la ingeniería química.
Desde su nacimiento, la termodinámica ha sido fundamental en su ámbito, de hecho nace de la necesidad de la construcción de las máquinas de vapor, en el siglo XIX. El mayor fuerte de la termodinámica son sus leyes, pues estas a falta de experiencia contraria no pueden ser refutadas, estas leyes derivan hacia un conjunto de ecuaciones y estas a su vez encuentran lugar en todas las ramas de la ciencia y la ingeniería. Es aquí cuando un ingeniero químico se apoya en la termodinámica para estudiar distintos aspectos del comportamiento físico de la materia, por ejemplo, el químico al tratar con muchas especies químicas, así como mezclas de estas mismas, se encuentra a menudo con ausencias de datos, y es aquí cuando la termodinámica da un apoyo, su aplicación real comienza con la identificación de un cuerpo particular de materia como foco de atención. Este cuerpo de materia recibe el nombre de sistema, y el estado termodinámico de éste se define en términos de unas cuantas propiedades macroscópicas medibles. Estas propiedades dependen de las dimensiones fundamentales utilizadas en ciencia, de las cuales la longitud, el tiempo, la masa, la temperatura y la cantidad de sustancia son las de mayor interés.
El ingeniero químico, así como cualquier ingeniero, debe trabajar a menudo con distintos márgenes o medidas para tratar a la materia, y la termodinámica al ser una rama directa de la física también da su apoyo en esta área sobre todo con unidades de medición de calor.




La termodinámica aplicada en la ingeniería industrial.
La ingeniería industrial ha tomado como base muchos de los principios que ofrece la termodinámica para la fabricación de distintos componentes , por ejemplo los eléctricos, utilizando los principios de la termoelectricidad, de corriente eléctrica , de refrigeración, se han podido crear procesadores, microprocesadores, condensadores, memorias RAM y ROM, etc.
La corriente eléctrica es uno de los numerosos fenómenos que pueden producir calor. En todos los conductores por los que pasan una corriente, hay una producción de calor, conocida con el nombre de efecto de joule; la transformación contraria directa, es decir de calor en electricidad, se observa en las pilas termoeléctricas y basta calentar una de las dos soldaduras de dos metales diferentes que forman parte de un circuito para que se engendre en el mismo una corriente. De ellos se deduce que existe energía eléctrica y que el paso de una corriente es en realidad un transporte de energía a lo largo de un circuito.
Circuito: Un circuito consiste en cierto número de elementos unidos en puntos terminales, proporcionando por lo menos una trayectoria cerrada por la que puede fluir una carga.
La Termoelectricidad se considera como la rama de la termodinámica superpuesta a la electricidad donde se estudian los fenómenos en los que intervienen el calor y la electricidad, el fenómeno más conocido es el de electricidad generada por la aplicación de calor a la unión de dos materiales diferentes. Si se unen por ambos extremos dos alambres de distinto material (este circuito se denomina termopar), y una de las uniones se mantiene a una temperatura superior a la otra, surge una diferencia de tensión que hace fluir una corriente eléctrica entre las uniones caliente y fría.







La termodinámica aplicada en la biotecnología.
La termodinámica en los procesos biológicos se centra principalmente en la creación de polímeros que ayuden a llevar a cabo de manera artificial distintos trabajos. También, se utiliza en distintos análisis, para la refrigeración de ciertos procesos biotecnológicos.
Se presenta el análisis termodinámico de un proceso de cogeneración de energía con gasificación del licor negro, utilizando balances de energía para identificar y cuantificar las principales irreversibilidades presentes.
Una aplicación particular de la termodinámica molecular se relaciona con la separación de proteínas acuosas por precipitación selectiva. Para este propósito, se necesitan diagramas de fase; para construirlos, se necesita entender, no solamente la naturaleza cuantitativa de la fase de equilibrio de las proteínas acuosas, sino también las fuerzas moleculares cuantitativas entre las proteínas en solución. Se muestran algunos ejemplos para mostrar como las fuerzas proteína puede calcularse o medirse, para producir un potencial de fuerza media, y como ese potencial se emplea luego junto con un modelo de termodinámica estadística para establecer un equilibrio líquido y líquido cristal. Tal equilibrio no solamente es útil para los procesos de separación, sino también para entender enfermedades como el mal de Alzheimer, las cataratas en los ojos, y anemia, las cuales parecen ser causadas por aglomeración de proteínas.








Conclusión.
La termodinámica es parte fundamental de cualquier rama de la ciencia.
La termodinámica es de cierta forma base de estas ingenierías.
Los conceptos termodinámicos son tratados de forma natural en estas ingenierías.
Las leyes de la termodinámica se respetan y cumplen en estas ingenierías.
La termodinámica está presente en muchos de los procesos de estas ingenierías.
De la termodinámica han surgido ramas que apoyan de manera más directa a estas ingenierías.
La termodinámica tiene su base en la Física.
Hay una relación directa de la termodinámica con el estudio de la energía y sus derivaciones, calor.


Bibliografía.

Termodinámica – Sexta edición – Kenneth Wark Jr., Donald E. Richards.

Introducción a la termodinámica en ingeniería química – quinta edición – Smith, Van Ness, Abbott.

Links

Ingeniería de software y hardware (conceptos)
http://www.mi-carrera.com/IngenieriaSoftware.html

Artículos termodinámica (biotecnología)
http://www.revistavirtualpro.com/revista/termodinamica/9



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