Formulario Esencial de Termodinámica y Transferencia de Calor
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Unidades y Conversiones Básicas
- Presión: 1 atm = 760 mmHg = 101325 Pa = 760 torr
- Volumen: 1 L = 1 dm³ = 10⁻³ m³
Propiedades y Estados de la Materia
| P (Pa, atm) | R: 0.82 atm·L/K·mol; 8.314 J/K·mol; 1.987 cal/K·mol | K = °C + 273 | V (m³, L) |
Cambios de Estado
| Sólido (fusión) | Sólido | Sublimación (cristal) |
| Líquido | Vapor (condensación) | Gas |
Punto triple: 3 estados en equilibrio. Punto crítico: Máximo de temperatura y presión (líquido y vapor).
Termodinámica de Procesos
q = ΔT · m · ce (J) | q = m · L (J)
Clausius-Clapeyron: ln(p₂/p₁) = (L·M/R) · (1/T₁ - 1/T₂)
Humedad Relativa (HR): HR = (e(t) / e_sat(t)) · 100
Dilatación: ΔL = L · α · Δt (aplica para L, A, V)
Procesos Termodinámicos
| Proceso | Isócoro | Isobárico | Isotérmico | Adiabático |
|---|---|---|---|---|
| Condición | V cte | P cte | T cte | q = 0 |
| Trabajo (w) | w = 0 | w = P(V₂-V₁) | w = nRT ln(V₂/V₁) | ΔU = -w |
| Energía (ΔU) | ΔU = cv·ΔT | ΔU = cv·ΔT | ΔU = 0 | ΔU = cv·ΔT |
| Calor (q) | q = ΔU | q = cp·ΔT | q = w | q = 0 |
Entalpía, Entropía y Ciclos
- Entalpía (ΔH): ΔH = Q + Δ(P·V) = n·cp·ΔT
- Entropía (ΔS): Isócoro (n·cv·ln(T₂/T₁)), Isobárico (n·cp·ln(T₂/T₁)), Isotérmico (n·R·ln(V₂/V₁)), Adiabático (ΔS = 0)
- Ciclo de Carnot: Rendimiento η = 1 - (Tf/Tc) = 1 - (Qf/Qc)
Transferencia de Calor
Conducción
Flujo térmico: Φ = k · S · ((T_A - T_B) / e) [W]
Resistencia térmica: R_T = (1 / U) = (1/h_i) + (e/k) + (1/h_e)
Convección
Flujo de calor: Φ = h · S · (T_int - T_ext) [W]
Radiación
Flujo: Φ = S · ε · σ · T⁴ [W]
Ley de Wien: λ_max · T = b (2.8976 · 10⁻³ K·m)
Ley de Kirchhoff: α · G = ε · σ · T⁴ (Radiación absorbida = Radiación emitida)
Constante de Stefan-Boltzmann (σ): 5.67 · 10⁻⁸ W/m²·K⁴