ACO.01_PwP-Termodinámica_Jorge Manuel Peña Novalbos.pdf
- 1. Jorge Manuel Peña Novalbos TRABAJO MECANICO CALOR Y ENERGIA GRADO EN INGENIERIA DE LA ORGANIZACIÓN INDINDUSTRIAL ACTIVIDAD TERMODINAMICA 18 de noviembre de 2022 1 Jorge Manuel Peña Novalbos
- 2. Trabajo mecánico El trabajo es la forma de transferir energía, de un sistema sobre el que actúa una fuerza que provoca desplazamiento. Las unidades de medida en el S.I son Julios (J) y lo cual es equivalente a 1 N·m, o también a 1kg·m² /s² . El trabajo por unidad de masa lo denotamos como: W= w/m 2 Jorge Manuel Peña Novalbos
- 3. Procesos adiabáticos Entendemos el proceso adiabático como aquel qué: “cuyas interacciones entre sistema y entorno sean exclusivamente en forma de trabajo”. La importancia de éste proceso queda reflejada en la 1ª Ley de la termodinámica: “El valor de trabajo neto hecho por o sobre un sistema cerrado sometido a un proceso adiabático entre dos estados dados depende solamente de los estados inicial y final”. Por ello para todo proceso adiabático tendremos qué: 3 Jorge Manuel Peña Novalbos
- 4. Potencia Definiremos la potencia como la cantidad de trabajo realizado por unidad de tiempo: Esta se medirá enWatios y se expresará en Julios dividido entre segundos. W= J/seg 4 Jorge Manuel Peña Novalbos
- 5. Energía mecánica La energía mecánica es el sumatorio de todas las energías presentadas en el sistema cinética y potencial. La entenderemos como: “capacidad de un cuerpo de generar movimiento y de realizar un trabajo mecánico”. Atiende al ppio de conservación de la energía. Engloba conjuntamente a la energía cinética gravitacional y a la potencial rotacional. 5 Jorge Manuel Peña Novalbos
- 6. Caract. E. cinética traslacional y potencial gravitatoria Debemos considerarlas propiedades extensivas. Usaremos valores de medidas usados en el sistema en el que se midan la velocidadV y la altura z. Son propiedades extrínsecas ya que actúan independientemente del material o la composición del sistema El cálculo de la energía mecánica depende solo de sus estados, inicial y final 6 Jorge Manuel Peña Novalbos
- 7. Relación trabajo de aceleración de un sistema y el incremento de energía cinética traslacional que experimenta De la integración de: En los dos estados de velocidad obtendremos: El trabajo de aceleración de nuestro sistema es igual al incremento de energía cinética traslacional que experimenta: 7 Jorge Manuel Peña Novalbos
- 8. Trabajo Compresión/Expansión Definimos el trabajo de compresión cuando empujamos mediante una fuerza un gas (o liquido) en un recinto cerrado implicando un cambio de volumen. Si el volumen se reduce hablamos de compresión sí el volumen aumenta hablaremos de expansión. W = P · dV 8 Jorge Manuel Peña Novalbos
- 9. Tipo de transformación llamado Ciclo En un sistema en estado inicial sigue una secuencia de procesos y termina volviendo a su estado inicial: “Un ciclo es un proceso que comienza y termina en el mismo estado,sin importar cuantos estados haya pasado”. Partiendo de la visión de conservación de la energía estudiamos el balance de energía en un ciclo: “al recuperar el estado inicial al final del ciclo se considera que no hay un cambio neto en su energía” Consideraremos qué: W ciclo = Qciclo Encontramos dos tipos: • Ciclos de potencia. • Ciclos de refrigeración y bomba de calor. 9 Jorge Manuel Peña Novalbos
- 10. Calor y calor específico Lo definimos como la variación de energía térmica entre dos sistemas a diferentes temperaturas al entrar en contacto uno con otro y podremos apreciar variaciones de volumen: “Durante esta interacción se observará que el volumen del bloque más cálido disminuye algo con el tiempo mientras que el volumen del bloque más frío aumenta”. La transferencia de energía entre dos sistemas/cuerpos fluyendo del más caliente al más frío hasta llegar al equilibrio, se denomina equilibrio térmico. Se nombra como Q y se mide en Julios J El Calor específico podemos denominarlo como la capacidad calorífica específica y ésta a su vez es la energía necesaria para aumentar en un grado la temperatura por kilogramo de un elemento/sustancia. 10 Jorge Manuel Peña Novalbos
- 11. Mecanismos de conducción del calor Tendremos tres mecanismos importantes: Conducción: Esta variación se produce al encontrarse en contacto los dos cuerpos.Y para aplicarlo no debe existir ni radiación ni convección en el sistema. Radiación: En este caso la transferencia de calor se produce en forma de ondas electromagnéticas sin necesidad que ambos cuerpos entren en contacto. Dentro de la radiación podemos encontrar distintas leyes importantes: Ley deWien: Ley de Plank: Convección: Se produce al existir una transferencia de calor entre una superficie sólida y un fluido ya sea líquido o gaseoso el cual se encuentra adyacente. Ley de newton La transferencia de calor se puede producir natural o forzada. 11 Jorge Manuel Peña Novalbos
- 12. Energía y energía interna Energía es la capacidad de un sistema para generar trabajo o aquello que se transforma en trabajo dentro de un sistema. Para realizar cualquier cosa que implica un cambio (movimiento, cambios de temp, etc…) es necesaria la energía. La energía interna es el resultado de la contribución de la energía cinética de las moléculas o átomos que lo constituyen. 12 Jorge Manuel Peña Novalbos
- 13. Diferentes tipos de Energía Existen dos tipos fundamentales: Energía Cinética: energía asociada al movimiento de los cuerpos. Ec = ½ mv2 Dividida a su vez en subgrupos: Cinética traslacional: cuando las moléculas de un objeto siguen una misma dirección. Cinética de vibración: cuando sus moléculas vibran. Cinética rotacional: se presenta cuando las partes de un objeto giran Energía Potencial: energía acumulada un cuerpo debido a su posición. Ep = mgh. 13 Jorge Manuel Peña Novalbos
- 14. Diferentes tipos de Energía La Energía Potencial la desglosaremos en varios tipos: Energía potencial gravitatoria: es la energía que posee un objeto debido a su posición en un campo gravitacional. Energía potencial química: energía almacenada en los enlaces químicos al producirse la reacción entre las moléculas de uno o más compuestos. Energía potencial elástica: relacionada con la propiedad de las elasticidad de la materia Energía potencial eléctrica: Resultante del campo de fzas eléctricas que se producen por la carga de las partículas. 14 Jorge Manuel Peña Novalbos
- 15. Diferentes tipos de Energía Otros tipos de energías: Térmica: llamada energía calorífica, debido al movimiento de las partículas dependiendo de la temperatura de la sustancia o cuerpo y esa energía del movimiento es transformada en calor. Eléctrica: es la energía provocada por el movimiento de electrones al existir una diferencia de potencial entre ellos. Magnética: es la causante del movimiento de la carga de electrones, este movimiento genera una corriente que produce el comportamiento del electrón por ejemplo en la cercanía de un imán. Química: descrita en el apartado anterior como energía potencial química. Nuclear: Es una forma de energía contenida en el núcleo de un átomo y se libera en las reacciones nucleares. 15 Jorge Manuel Peña Novalbos