Termodinamica

Nombres:Leonardo G. Chacón C C.I: V-20.121.466 Carlos A. Gómez R. C.I:V-20.626.102 Carrera: Ingeniería Electrónica Sección: 11  Termodinámica, campo de la física que describe y relaciona las propiedades físicas de la materia de los sistemas macroscópicos, así como sus intercambios energéticos. Los principios de la termodinámica tienen una importancia fundamental para todas las ramas de la ciencia y la ingeniería.             Un concepto esencial de la termodinámica es el de sistema macroscópico, que se define como un conjunto de materia que se puede aislar espacialmente y que coexiste con un entorno infinito e imperturbable. El estado de un sistema macroscópico se puede describir mediante propiedades medibles como la temperatura, la presión o el volumen, que se conocen como variables de estado. Es posible identificar y relacionar entre sí muchas otras variables termodinámicas (como la densidad, el calor específico, la compresibilidad o el coeficiente de dilatación), con lo que se obtiene una descripción más completa de un sistema y de su relación con el entorno. Todas estas variables se pueden clasificar en dos grandes grupos: las variables extensivas, que dependen de la cantidad de materia del sistema, y las variables intensivas, independientes de la cantidad de materia. En el caso de la Ingeniería electrónica se aplica con la implementación de circuitos de transferencia de calor (disipadores). Variables eléctricas Todo componente electrónico real sometido a una determinada diferencia de tensión ( V ) y por el que circula una determinada intensidad de corriente eléctrica ( I ) disipa una determinada potencia ( P ). En la mayor parte de los casos esta potencia disipada se manifiesta en forma de calor provocando un aumento de la temperatura.    Variable de transferencia de calor —  la velocidad de transferencia de calor se denota por Q-punto que es lo mismo que Q  . —  el flujo de calor ( Q-punto / A ) se denota por q-punto que es lo mismo que . q   Analogía termoeléctrica Nota: •      Así como la corriente eléctrica va de tensiones mayores a menores la velocidad de transferencia (potencia térmica) va de temperaturas mayores a menores.                  Condiciones prioritarias al diseñar un dispositivo electrónico                 Una condición importante, muchas veces prioritaria, en el diseño de dispositivos electrónicos es la temperatura que pueden alcanzar los componentes que los constituyen, en particular los semiconductores ( diodos, transistores, tiristores, etc. ). Por ejemplo, el silicio pierde sus propiedades semiconductoras por encima de los 150º C. Resistencias térmicas Para calcular la resistencia térmica es necesario transformar las ecuaciones que modelan los distintos mecanismos de transferencia de calor para que presenten la siguiente forma: ( Ta - Tb ) / Q-punto = expresión matemática = Rth La expresión de la resistencia térmica es diferente dependiendo del mecanismo de transferencia:   Resistencia térmica a la conducción.- En este caso habrá que distinguir entre las diferentes geometrías que presenta el elemento resistivo. Las más usuales (pared plana). Resistencia térmica por contacto Al efectuar el análisis de la conducción de calor a través de paredes compuestas por capas de diferentes materiales se suele suponer , idealmente, que el contacto entre las diferentes capas es perfecto, resultando, por ejemplo, el circuito termoeléctrico de la siguiente figura:  Sin embargo, realmente, el contacto entre capas de distintos materiales no es perfecto. Existen irregularidades en las superficies ( picos y valles ) que hacen que no se acoplen perfectamente y se produzcan una serie de huecos ocupados por aire los cuales ofrecen una resistencia térmica diferente, ( en general mayor, por ser el aire un mal conductor del calor ) al contacto directo pico-pico. Teniendo en cuenta este hecho la pared anterior puede modelarse de la siguiente forma:               Algunas formas de minimizar la resistencia termica por contacto a)      Ejerciendo mas presión entre los materiales en contacto b)      Aplicando un liquido térmicamente conductor (grasa térmica, aceite de silicona) sobre la superficie antes de presionar la una con la otra c)      Reemplazar en el aire los huecos de la unión por otro gas mejor conductor del calor como el helio y el hidrogeno d)     Insertar una hoja metálica suave como estaño, plata, cobre, níquel o aluminio entre las superficies antes de presionar la una con la otra