VARIABLES TERMODINÁMICAS Las variables termodinámicas o variables de estado son las magnitudes que se emplean para describir el estado de un sistema termodinámico. Dependiendo de la naturaleza del sistema termodinámico objeto de estudio, pueden elegirse distintos conjuntos de variables termodinámicas para describirlo. En el caso de un gas, estas variables son:
Masa (m ó n): es la cantidad de sustancia que tiene el sistema. En el Sistema Internacional se expresa respectivamente en kilogramos (kg) o en número de moles (mol).
Volumen (V): es el espacio tridimensional que ocupa el sistema. En el Sistema Internacional se expresa en metros cúbicos (m 3). Si bien el litro (l) no es una unidad del Sistema Internacional, es ampliamente utilizada. Su conversión a metros cúbicos es: 1 l = 10-3 m3.
Presión (p): Es la fuerza por unidad de área aplicada sobre un cuerpo en la dirección perpendicular a su superficie. En el Sistema Internacional se expresa en pascales (Pa). La atmósfera es una unidad de presión comúnmente utilizada. Su conversión a pascales es: 1 atm ≅ 105 Pa.
Temperatura (T ó t): A nivel microscópico la temperatura de un sistema está relacionada con la energía cinética que tienen las moléculas que lo constituyen. Macroscópicamente, la temperatura es una magnitud que determina el sentido en que se produce el flujo de calor cuando dos cuerpos se ponen en o. En el Sistema Internacional se mide en kelvin (K), aunque la escala Celsius se emplea con frecuencia. La conversión entre las dos escalas es: T (K) = t (ºC) + 273.
En la siguiente figura se ha representado un gas encerrado en un recipiente y las variables termodinámicas que describen su estado. Cuando un sistema se encuentra en equilibrio, las variables termodinámicas están relacionadas mediante una ecuación denominada ecuación de estado.
FACTORES DE CONVERSIÓN ACELERACION
UNIDAD SI m/s2
1 cm/s2
1,000 000 10-2
1 pie/s2
3,048 000 10-1
ANGULO
UNIDAD SI rad
1 grad
1,570 796 10-2
1 grado (º)
1,745 329 10-2
1 minuto (')
2,908 882 10-4
1 segundo ('')
4,848 137 10-6
1 revolución (r) (360º , 324 grad)
6,283 185
CAPACIDAD CALORIFICA
UNIDAD SI J/kg K
1 cal/g ºC
4,184 000 103
1 BTU/lb ºF
4,186 800 103
CAUDAL VOLUMETRICO
UNIDAD SI m3/s
1 pie3/min
4,719 474 10-4
1 galón/min (gpm)
6,309 020 10-5
1 barril/día (bbd)
1,840 131 10-6
COEFICIENTE TRANSF. CALOR
UNIDAD SI W/m2 K
1 kcal/hr m2 ºC
1,162 222
1 BTU/hr pie2 ºF
5,678 264
CONDUCTIVIDAD TERMICA
UNIDAD SI W/m K
1 kcal/hr m ºC
1,162 222
1 BTU/hr pie ºF
1,730 735
DENSIDAD
UNIDAD SI kg/m3
1 g/cm3
1 000,000
1 g/l
1,000 000
1 lb/pie3
1,601 846 101
1 lb/galón
1,198 264 102
DIFERENCIA DE TEMPERATURA UNIDAD SI K 1 ºC
1,000 000
1 ºF
5,555 555 10-1
1 ºR
5,555 555 10-1
ENERGIA, TRABAJO, CALOR
UNIDAD SI J
1 BTU (internacional)
1,055 056 103
1 caloría (internacional)
4,186 8
1 caloría (termoquímica)
4,184 000
1 erg
1,000 000 10-7
1 eV (electrón volt)
1,602 177 10-19
1 hp hr
2,684 520 106
1 kW hr
3,600 000 106
1 l atm (litro atmósfera)
1,013 25 102
1 pie lbf 1 pie3 lbf/pulgada2 (pie3 psi)
ENERGIA ESPECIFICA
1,355 818 1,952 4 102
UNIDAD SI J/kg
1 cal/g
4,184 000 103
1 BTU/lb
2,326 000 103
FLUJO DE ENERGIA
UNIDAD SI W/m2
1 cal/s cm2
4,184 000 104
1 BTU/hr pie2
3,154 591
FLUJO DE MASA
UNIDAD SI kg/sm2
1 lb/hr pie2
1,356 23 10-3
FUERZA
UNIDAD SI N
1 dina
1,000 000 10-5
1 kgf (kilogramo-fuerza)
9,806 650
1 lbf (libra-fuerza)
4,448 222
1 poundal
1,382 550 10-1
LONGITUD
UNIDAD SI m
1
Å (ångström)
1,000 000 10-10
1 año-luz
9,460 730 1015
1 braza (fathom)
1,828 800
1 furlong
2,011 680 102
1 micrón
1,000 000 10-6
1 mil
2,540 000 10-5
1 milla
1,609 344 103
1 pie
3,048 000 10-1
1 pulgada
2,540 000 10-2
1 unidad astronómica (UA)
1,495 979 1011
1 yarda
9,144 000 10-1
MASA
UNIDAD SI kg
1 gramo (g)
1,000 000 10-3
1 grano (grain)
6,479 891 10-5
1 libra (lb)
4,535 924 10-1
1 onza (oz)
2,834 952 10-2
1 slug
1,459 390 101
1 tonelada (métrica)
1,000 000 103
1 tonelada corta (2000 lb)
9,071 847 102
1 tonelada larga (2240 lb)
1,016 047 103
1 unidad de masa atómica (uma)
1,660 540 10-27
POTENCIA
UNIDAD SI W
1 BTU/hr
2,930 711 10-1
1 hp
7,456 999 102
1 kcal/hr
1,162 222
1 pie-lbf/s
1,355818
1 tonelada (refrigeración)
3,516 853
PRESION
UNIDAD SI Pa
1 atmósfera (atm) = 760 torr
1,013 250 105
1 bar
1,000 000 105
1 cmH2O (4 ºC)
9,806 380 101
1 dina/cm2
1,000 000 10-1
1 kgf/cm2
9,806 650
1 lbf/pulg2 (psi)
6,894 757 103
1 mmHg (0 ºC) = 1 torr
1,333 224 102
1 pulg.H2O (60 ºF)
2,488 430 102
1 pulg.Hg (32 ºF)
3,386 380 103
SUPERFICIE
UNIDAD SI m2
1 acre
4,046 856 103
1 cm2
1,000 000 10-4
1 hectárea (ha)
1,000 000 104
1 km2
1,000 000 106
1 milla2
2,589 988 106
1 mm2
1,000 000 10-6
1 pie2
9,290 304 10-2
1 pulg2
6,451 600 10-4
TEMPERATURA
UNIDAD SI K
T ºC
(T ºC) + 273,15
T ºF
(T ºF + 459,67) 0,555 555
T ºR
(T ºR) 0,555 555
TENSION SUPERFICIAL
UNIDAD SI N/m
1 dina/cm
1,000 000 10-3
VELOCIDAD
UNIDAD SI m/s
1 km/hr
2,777 778 10-1
1 milla/hr
4,470 400 10-1
1 nudo
5,144 444 10-1
1 pie/min
5,080 000 10-3
VOLUMEN
UNIDAD SI m3
1 barril
1,589 873 10-1
1 bushel (EEUU) (bu)
3,523 907 10-2
1 cm3
1,000 000 10-6
1 galón (EEUU)
3,785 412 10-3
1 galón (Imperial)
4,546 090 10-3
1 litro (l)
1,000 000 10-3
1 onza (fluida, EEUU) (fl.oz)
2,957 353 10-5
1 pie3
2,831 685 10-2
1 pinta (EEUU)
4,731 765 10-4
1 pulg3
1,638 706 10-5
1 quart (EEUU, líquido) (qt)
9,463 529 10-4
VOLUMEN ESPECIFICO
UNIDAD SI m3/kg
1 cm3/g
1,000 000 10-3
1 l/g
1,000 000
1 pie /lb 3
6,242 796 10-2