Procesos y tipos de procesos termodinamicos
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UNIVERSIDAD CATOLICA DE CUENCA
• Trabajo mecánico y calor• Procesos reversibles.
INTEGRANTES:LUIS SALAZARALEX VALVERDECARLOS LOJAEDISON MOROCHOXAVIER CALLE
TRABAJOW
Entendemos por trabajar a cualquier acción que supone un esfuerzo. En Física el concepto de trabajo se aplica exclusivamente a aquellas acciones cuyo efecto inmediato es un movimiento.
Trabajo
F
TRABAJO
Es una Magnitud Escalar.El trabajo efectuado por una fuerza aplicada durante un cierto desplazamiento se define como el producto escalar del vector fuerza por el vector desplazamiento.
rFW
Trabajo
Unidades
rFW
NewtonF 1
metror 1
……………………(1)
…………………(2)
………..………(3)
Remplazando las ecuaciones (3) y (2) en la ecuación 1
JouleNmmetroNewtonW 1111
En el Sistema Internacional, es el JOULE (newton por metro).
Unidades para trabajoS.I.= Joule = (N · m)C.G.S.=Ergios =(dina· cm)
El producto de se denomina fuerza efectiva , y es la proyección de la fuerza en dirección del desplazamiento, es decir:
)cos(F
F)(Fsen
)cos(F
rFW )cos(
Trabajo
Trabajo
O sea el cargar el peso de la mochila horizontalmente, no se hace trabajo, porque la fuerza (el peso) y el desplazamiento
son perpendiculares.
Fuerza
Desplazamiento
Fuerza
Desplazamiento
rFW )cos(
)1)(90cos(100 mNW 0)1)(0(100 mNW
Ejemplo:Si el cuerpo se desplaza horizontalmente (1 metro) y se ejerce un trabajo perpendicular a ella (100 newton), el trabajo realizado por esta fuerza es:
NULO
POSITIVO
NEGATIVO
F y X sentido contrario
F y X mismo sentido
F y X perpendiculares.
POSIBILIDADES PARA EL TRABAJO MECÁNICO
Trabajo (posibilidades)
Calor
El calor
Características
Efectos
- Dilatación y concentración - Cambios de estado
Propagación
- Conducción- Convección- redición
Procesos
-Isotérmicos
- Isobáricos
- Isofónicos
- Adiabáticos
El calor es definido como algo que es transferido entre 2 sistemas a causa en su diferencia en temperaturas. Los métodos por lo cual se transmite el calor es la conducción, convección y la radiación.La cantidad del algo transferido será presentado por la letra Q.La unidad comúnmente usada en ingeniería es: CALORIA.- es definida como la cantidad de calor requerida para elevar la temperatura de un gramo de agua a presión atmosférica constante desde 14.5 grados a 15.5 grados, por su definición es también llamada caloría-gramo. O su unidad múltiplo que es la kilocaloría, que equivale a 1000cal-gr.En el sistema inglés la unidad utilizada es: BRITISH THERMAL UNIT (unidad térmica inglesa) denominada BTU, y definida como la cantidad de calor requerida para elevar la temperatura de una libra de agua a presión atmosférica constante desde 63 grados a 64grados Fahrenheit.
Calor
Transferencia de calor
1 julio (J)equivale a
0,24 calorías (cal)
El calor es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro cuando están en contacto y a diferente temperatura.
Calor ¿Qué es?
La velocidad de las partículas del cuerpo aumenta al recibir energía (calor)
El aumento es mayor cuanto más calor reciba
el cuerpo
El aumento es mayor cuanto menor es el número de partículas del cuerpo
100 ºC 600 ºC 100 ºC 1200 ºC 100 ºC 900 ºC
Agitación térmicaCada partícula tiene energía cinética (Ec)
Mide la cantidad de energía interna
La suma de las Ec equivale a la energía
interna
La llama es más intensa
La barra es más fina
Calor : energía interna
Cuando el aire se dilata,
aumenta su volumen y hace saltar el tapón
La dilatación del mercurio permite medir la temperatura
Las uniones entre partículas son más débilesSe dilatan más que los sólidos
Partículas estrechamente unidas. Son los que menos se dilatan
Sólidos Líquidos Gases
Junta de dilatación
Calor : dilatación
Sólido
Líquido
Gas
Cambios progresivos
Cambios regresivos
Fusi
ón
Sol
idifi
caci
ón
Sublimación
Sublimación
regresiva
Vaporización
Condensació
n
Cambios de estado
Sentido de propagación del calor por conducción
Las partículas aumentan su energía cinética
Partículas del sólido
Calor: conducción
Es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas.
Partículas del gas
Partículas del líquido
Corrientes de convección
Calor: convección
se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas.
A mayor temperatura, mayor es la energía
radiante emitida
Invernadero
Radiación solarRadiación
emitida por las plantas
Calor: radiación
La radiación se da la transferencia de calor sin contacto entre cuerpos.
Calor: proceso isotérmico
Si el proceso es Isotérmico, al no haber cambio de temperatura, tampoco varia la energía interna, Ei=constante, por lo que la variación es cero, ∆Ei=0.
Para esto, tiene que cumplirse que toda la energía que recibe el sistema debe ser transformada en trabajoQ=W
Calor: proceso isobárico
Si el proceso es Isobárico se efectúa a presión constante. El calor puede entrar o Salir y el trabajo mecánico se calcula con la expresión.W=P (Vf-Vi).Debido a que varia el volumen y la temperatura, también varia la energía interna Ei.
Si el proceso es Isocorico, no hay trabajo en ningún sentido, W=0. Ello se debe a que no hay variación de volumen, lo cual provoca que todo el calor recibido incremente su energía interna, Ei, y por lo consiguiente su temperatura y presión.
Calor: proceso isocorico
Calor: proceso adiabático
Si durante un proceso no se subministra ni se remueve calor de un sistema, se dice que el sistema cumple un procesos adiabático, ejemplo:Si durante un proceso se añade 10 kcal a un sistema Q= +10 kcal, indicamos con el signo positivo que se ha subministrado calor al sistema. Si se removiesen del sistema 10 kcal: Q= -10 kcal.
Procesos reversibles
Procesos reversibles
Un procesos reversible puede ser definido como aquel durante el cual:
a. Ninguna parte del sistema o su medio alrededor se diferencia de un estado de equilibrio por mas que una cantidad infinitesimal.
b. No ocurre ninguna clase de fricción.
Procesos reversibles
Procesos reversibles
Para satisfacer el primero de los requerimientos es necesario:
1. Que las fuerzas dentro del sistema estén muy aproximadamente balanceadas.
2. Que las fuerzas en cada parte del medio alrededor estén muy muy apropiadamente balanceadas.
3. Que las fuerzas ejercidas por el sistema sobre su medio alrededor sea muy aproximadamente igual a las fuerzas ejercidas por el medio sobre el sistema.
4. Que la temperatura del sistema sea muy aproximadamente uniforme.5. Que la temperatura de cada parte del medio alrededor sea muy
aproximadamente uniforme.
Procesos reversibles
Otro tipo de proceso interesante es el llamado PROCESO INTERNAMENTE REVERSIBLE.
Es aquel en el que:
Procesos reversibles
a. El sistema en si se comporta exactamente como lo haría si todo el proceso fuera reversible.
b. Ocurren irreversibilidades ( fricción y desviaciones finitas del equilibrio ) en el medio que lo rodea.
Procesos reversibles y trabajo
Procesos reversibles y trabajo
Se puede definir como almacén de calor a cualquier cuerpo que esta a temperatura uniforme y es de tamaño tal que la transferencia de una cantidad finita de calor adentro o afuera de el no produce un cambio perceptible en su temperatura, ejemplo: la atmósfera o un gran lago pueden ser considerados como almacenes de calor, puesto que la adición o remoción de cantidades de calor moderadas no afectara su temperatura.
Consideremos un sistema consistente en un gas confinado dentro de un cilindro equipado con un émbolo y supongamos que el cilindro esta en contacto con un almacén de calor.Si la temperatura del gas se eleva sobre la temperatura del almacén fluirá calor del gas al almacén, o al contrario si la temperatura del gas desciende con respecto a la del almacén.- Puede hacerse que el gas atraviese por tales cambios de temperatura comprimiéndolo o expansionándolo y haciéndole que efectué un trabajo.- Una manera de comprimir el gas es colocar una pesa adicional, sobre el émbolo.