A lo largo de este curso de termodinámica, hemos descubierto muchos conceptos básicos.

Hemos jugado con la idea de sistema termodinámico como una zona del universo que decide estudiarse.

Hemos visto que pueden darse transferencias de energía entre ese sistema y sus alrededores.

Puede venir energía en forma de calor o salir en forma de trabajo, pero nunca hemos hablado de agua ni almendras ni orina.

¿Qué pasa si mi sistema termodinámico es un váter?

Al orinar en el váter se está metiendo energía en forma de materia en forma de orina.

Pues claro que sí.

En ese caso, nuestro sistema termodinámico es abierto, y está entrando en él una masa.

El hecho de que un sistema intercambie masa con su alrededor (y no solo transferencias de calor y trabajo) implica que la cantidad total de materia dentro del sistema no tiene por qué permanecer constante a lo largo del tiempo.

Con lo cual, hay que elaborar una serie de nuevas consideraciones.

Flujo o caudal másico

Se llama así a la cantidad de masa por unidad de tiempo que entra o sale del sistema termodinámico.

Por ejemplo, en un compresor entra aire a una presión atmosférica y puede salir esta misma cantidad de aire a una presión mucho mayor.

A la cantidad de aire que entra por cada unidad de tiempo, es lo que llamaríamos caudal másico de entrada.

A la cantidad de aire que sale por cada unidad de tiempo, es lo que llamaríamos caudal másico de salida.

Nótense varias cosas

El caudal másico de entrada no tiene por qué ser igual que el de salida.

Yo puedo estar llenando un enorme contenedor con agua, y tener únicamente un caudal másico de entrada, y ninguna salida.

O puedo tener un caudal de salida mucho más pequeño que el de entrada, si por ejemplo hay un pequeño agujero en el contenedor.

O puedo tener un único caudal de entrada y varios caudales de salida distintos, si estoy por ejemplo abasteciendo un sistema de regadío.

O al revés, puede haber 15 personas haciendo pis hacia un contenedor, y tener un único caudal de salida.

La cosa es sencilla:

El flujo o caudal másico es la cantidad de materia que penetra las paredes del sistema en una unidad de tiempo.

Puede ser de entrada o de salida, y puede haber tantos como yo quiera.

Volumen de control

Cuando en un sistema termodinámico entra o sale masa, se suele seleccionar una parte imaginaria del mismo para analizar y realizar los cálculos.

A esa parte imaginaria se le da el nombre de volumen de control.

Igual que un sistema termodinámico puede ser cualquier cosa que yo decido analizar, el volumen de control es simplemente unos límites (imaginarios o no) que tomamos para estudiar qué entra y qué sale de esos límites.

Por lo general, el volumen de control y el sistema termodinámico serán la misma cosa, pero hay ocasiones en las que nos interesa tomar el volumen de control en otro sitio (o incluso tomar varios volúmenes de control distintos).

Todo eso se hace con el objetivo de poder mirar qué está pasando.

¿Qué cantidad de energía entra en mi sistema y cuánta sale?

Así de sencillo.

Vamos a mirar en el siguiente capítulo, cómo se hace un balance de energía en un sistema abierto.