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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE LA AMAZONÍA
FORMULARIO DE TERMODINÁMICA I
INGENIERÍA MECÁNICA – UPB
MAGNITUD FÓRMULA DONDE:
UNIDAD DE MEDIDA
METRICO INGLÉS
Fuerza F = m.a m = masa
a = aceleración
Newton
(N)
Libra
(lbf)
Peso w = m.g m = masa
g = gravedad
Newton
(N)
Libra
(lbf)
Energía o trabajo W = F.d F = fuerza
d = distancia
Joule (J) BTU
Potencia P = W/t W = trabajo
t = tiempo
Watt (W) HP
Presión P = F/A F = fuerza
A = área
Pascal
(Pa)
bar
Densidad 𝜌 = m/v
m = masa
v = volumen
Kg/𝑚
3
lb/𝑓𝑡
3
Peso específico 𝛾 = g𝜌 g = gravedad
𝜌 = densidad
N/𝑚
3
lbf/𝑓𝑡
3
Volumen específico v = 1/𝜌
𝜌 = densidad
3
3
Presión
manométrica
P = P absoluta – P atmosférica Pa bar
Calidad o título
x =
𝑚
𝑔
𝑚
𝑔
= masa de
vapor
m = 𝑚
𝑔
𝑓
Kg / Kg Lb / Lb
Humedad
y =
𝑚
𝑓
𝑚
𝑓
= masa de
líquido
Kg / Kg Lb / Lb
De grados
Fahrenheit a grados
Celsius
°C = Grados
Celsius
°F = Grados
Fahrenheit
°C °C
De grados Celsius
a grados Kelvin
°K = °C + 273.15 °K = Grados
Kelvin
°C = Grados
Celsius
°K °K
De grados
Fahrenheit a grados
Rakine
°R = °F + 459.
°R = Grados
Rakine
°F = Grados
Fahrenheit
°R °R
De grados Rakine a
grados Kelvin
°K = Grados
Kelvin
°C = Grados
Rakine
°R °R
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE LA AMAZONÍA
Relacion entre x e y X + Y = 1
X = calidad o
título
Y = humedad
Kg Lb
Propiedad
especifica en
función de x
n = nf +x 𝑛𝑓
𝑔
nf = propiedad n
correspondiente
al líquido
saturado
𝑔
= ng - nf
Propiedad
especifica en
función de y
n = ng +y 𝑛𝑓
𝑔
ng = propiedad n
correspondiente
al vapor
saturado
𝑔
= ng - nf
Volumen específico
de n
v = vf +x 𝑣𝑓
𝑔
v = vg +y 𝑣𝑓
𝑔
v= Volumen
vf= volumen del
líquido saturado
vg= volumen del
vapor saturado
𝑔
= vg - vf
3
3
Temperatura
constante o
proceso isotérmico
PV = f(T)
P = presión
V =volumen
f(T) = función de
temperatura
constante
°C °K
Presión constante o
proceso isobárico
𝑉
𝑇
= g(P)
T = temperatura
V =volumen
f(T) = función de
presión
constante
Pa bar
Variación del
volumen
V = 𝑉
0
t = temperatura
V =volumen
0
= volumen a
t=
𝛽 = coeficiente
de expansión
volumetrica
3
3
Para dos estados a
masas iguales
1
1
1
2
2
2
P = presión
V =volumen
T = temperatura
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE LA AMAZONÍA
Presión reducida
𝑟
𝑐
P = presión de
referencia
𝑐
= presión
critica
Pa bar
Temperatura
reducida
𝑟
𝑐
T = temperatura
de referencia
𝑐
temperatura
crítica
°C °K
Ecuación de Van
Der Waals
2
P = presión
= volumen
molar
T = temperatura
= constante
universal de los
gases
a y b =
constantes
específicas para
cada sustancia
Pa bar
Valores de a
2
𝑐
2
𝑐
𝑐
temperatura
crítica
= constante
universal de los
gases
𝑐
= presión
critica
Valores de b
𝑐
𝑐
𝑐
temperatura
crítica
= constante
universal de los
gases
𝑐
= presión
critica
Factor de
compresibilidad
crítico
𝑐
𝑐
𝑐
𝑐
𝑐
temperatura
crítica
= volumen
molar
= constante
universal de los
gases
𝑐
= presión
critica
ADIMENSIONAL
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE LA AMAZONÍA
Ecuación de
Redlich - Kwong
1 / 2
P = presión
= volumen
molar
T = temperatura
= constante
universal de los
gases
a y b =
constantes
específicas para
cada sustancia
Pa bar
Ecuación de Beattie
2
2
0
𝑎
𝑉
̅
0
𝑏
𝑉
̅
𝑐
𝑉𝑇
3
Pa bar
Trabajo de
expansión
1 − 2
2
1
P = presión
dv = diferencial
de volumen
J BTU
1 − 2
2
1
2
1
Trabajo contra la
resistencia
externa
2
1
) = Trabajo
contra la presión
atmosférica
J BTU
Energía potencial EP = m.g(𝑧
2
1
m = masa
g = gravedad
2
1
distancia
J BTU
Energía cinética
EC = m
(𝑉
2
2
−𝑉
1
2
)
2
m = masa
V = velocidad
J BTU
Proporcionalidad de
Q y W
dW = diferencial
de trabajo
dQ = diferencial
de calor
Energía interna
2
1
2
1
dE = diferencial
de energía J BTU
1 − 2
2
1
1 − 2
Q = calor
E = energía
W = trabajo
J BTU
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE LA AMAZONÍA
Primera ley para un
proceso de un
estado uniforme
𝑉.𝐶.
= [𝑚
2
2
2
2
2
1
1
1
2
1
)]
𝑉.𝐶.
Q = calor
u = energía
interna
V = velocidad
m = masa
p = presión
J BTU
Calor especifico a
volumen constante
𝑣
U = energía
interna
V = volumen
T = temperatura
J BTU
Calor especifico a
presión constante
𝑝
h = entalpia
p = presión
T = temperatura
Coeficiente de
Juole Thomson
h = entalpia
p = presión
T = temperatura
TABLA I. UNIDADES DERIVADAS PARA LAS MAGNITUDES MAS USUALES
MAGNITUD UNIDAD
Área Metro cuadrado 𝑚
2
Volumen Metro cubico 𝑚
3
Velocidad Metro por segundo 𝑚/𝑠
Aceleración Metro por segundo al cuadrado 𝑚/𝑠
2
Densidad Kilogramo por metro cubico 𝐾𝑔/𝑚
3
Flujo de masa Kilogramo por segundo 𝐾𝑔/𝑠
Flujo volumétrico Metro cubico por segundo 𝐾𝑔
3
Fuerza Newton N
Presión Pascal Pa
Energía, Trabajo, Calor Joule J
Potencia, flujo calorífico Watt W
Calor específico Joule por kilogramo – Kelvin J/Kg K
Entropía Joule por Kelvin J/K
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE LA AMAZONÍA
TABLA II. MULTIPLOS Y SUBMULTIPLOS
MULTIPLOS
FACTOR PREFIJOS SÍMBOLO
12
TERA T
9
GIGA G
6
MEGA M
3
KILO k
2
HECTA h
10 DECA da
SUBMULTIPLOS
− 1
DECI d
− 2
CENTI c
− 3
MILI m
− 6
MICRO
− 9
NANO n
− 12
PICO p
TABLA III. FACTORES DE CONVERSIÓN
UNIDAD MULTIPLICAR POR: PARA OBTENER:
Metro 3.281 Pie
Pulgada 25.40 Milímetro
Pie 30.48 Centímetro
Milla 1.60934 Kilometro
Galón 3.785412 Litro
3
3
3
3
Kilogramo fuerza 9.80665 Newton
Libra fuerza 4.44865 Newton
Kilogramo 2.2046 Libra masa
Atmósfera 1.01325 Bar
Kilogramo fuerza/𝑐𝑚
2
0.98665 Bar
mm de agua 0.098 Milibar
mm de mercurio 1.3332 Milibar
Pascal 0.00001 Bar
Pulg. de agua 2.488 Milibar
lb/𝑝𝑢𝑙𝑔
2
0.068947 Bar
Pulg. de mercurio 33.86 Milibar
Mm de agua 9.8 Pa
Mm de mercurio 133.3 Pa
BTU 1055.056 Joule
Caloría 4.1868 Joule
KWh 3.6 x 10
6
Joule
Lb pie 1.355818 Joule
HP 0.745699 KW
KW 1.341 HP
KW 1.355 CV
KW 3412 BTU/hora
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE LA AMAZONÍA
TABLA VII. VAPOR SATURADO, TEMPERATURAS
T (°C) P (KPa) vf 𝒗𝒇
𝒈
(𝒎
𝟑
/𝑲𝒈)
vg
TABLA VIII. VAPOR SATURADO, PRESIONES
P (KPa) T (°C) vf 𝒗𝒇
𝒈
(𝒎
𝟑
/𝑲𝒈)
vg
TABLA IX. VAPOR SOBRECALENTADO
p = 0.010 MPa (45.81)
T V u h s
p = 0.50 MPa (151.86)
p = 4 MPa (250.40)
TABLA X. VALORES DE LA CONSTANTE UNIVERSAL 𝑹
̅
1545.33 lb x pie/lb.mol x °R
1.98588 BTU/1b.mol x °R
1.98588 cal/gr.mol x °K
0.082054 lt x atm/gr.mol x °K
8.314 Joule/gr.mol x °K
0.7302 atm x 𝑝𝑖𝑒
3
/lb.mol x °R
10.731 PSI x 𝑝𝑖𝑒
3
/lb.mol x °R
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE LA AMAZONÍA
TABLA XI. VALORES DE LA CONSTANTE UNIVERSAL R EN KJ/Kg.°K
AIRE 0.
ARGON 0.
NITROGENO 0.
OXIGENO 0.
VAPOR DE AGUA 0.
ANHIDRIDO CARBÓNICO 0.
METÁNO 0.
HIDROGENO 4.
TABLA XII. CONSTANTES DE VAN DER WAALS
SUSTANCIA a b
Aire 1. 36.6 x 10
− 3
Amoniaco 4. 37.3 x 10
− 3
Agua (vapor) 5.5526 30.6 x 10
− 3
Anhídrido carbónico 3.6477 42.8 x 10
− 3
Metano 2. 42.8 x 10
− 3
Hidrogeno 0. 26.6 x 10
− 3
Nitrógeno 1.3648 38.6 x 10
− 3
Oxigeno 1. 31.9 x 10
− 3
TABLA XIII. CONSTANTES DE BEATTIE – BRIDGEMAN
SUSTANCIA 𝑨
𝟎
a 𝑩
𝟎
b C x 𝟏𝟎
−𝟒
Aire 131859.90 0.019304 0.046097 - 0.011007 4.
Hidrogeno 20000.17 0.005059 0.020954 - 0.043577 0.
Nitrógeno 136153.77 0.026162 0.050445 - 0.006908 4.
Oxigeno 150999.39 0.025613 0.046227 0.004207 4.
Helio 2187.41 0.059823 0.013996 0.0 0.
C𝑂
2
Etano 595450.83 0.058593 0.093973 0.019144 89.
Metano 230575.23 0.018545 0.055854 - 0.015865 12.
Propano 1207104.40 0.073189 0.180948 0.042918 119.
Donde: 𝐴
0
4
2
0
3
/𝐾𝑔𝑚𝑜𝑙 c = 𝑚
3
3
a = 𝑚
3
/𝑘𝑔𝑚𝑜𝑙 b = 𝑚
3
