TERMODINÁMICA

UNIDAD 1.

Energía,

transferencia de

energía y

análisis general

de la energía.

1.1.Energía,Transfere

ncia de energía y

análisis general de

energía. Formas de

energía.

1

(2)

Plataforma docente

clase S01. Realizar

la lectura L01:

páginas 51-59

Preguntas teóricas:

2.1 , 2 .2 , 2.3 , 2.4 y

2.5. Problemas:

página 98: 2.7,

2.10, 2.11 ,2.12, 2.

13 , 2.14. 2.15,

2.16 y 2.17.

Plantea

ecuación,

reconoce

términos ,

formas de

energía,

efectúa

cálculos en

problemas

UNIDAD 1 . ENERGÍA Y PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Definir el objeto de estudio de la termodinámica

y conceptos básicos.

Definir el concepto de energía y sus formas.

Aplicar conceptos a la solución de problemas .

OBJETIVOS

QUE ES LA TERMODINÁMICA

APLICACIONES EN BIOLOGÍA

APLICACIONES COTIDIANAS

APLICACIONES EN AUTOMOCIÓN

APLICACIONES EN ACONDICIONAMIENTO Y

REFRIGERACIÓN INDUSTRIAL

Aplicaciones en el la ingeniería aeroespacial

APLICACIONES EN CENTRALES ELÉCTRICAS E INDUSTRIALES

APLICACIONES EN ENERGÍAS RENOVABLES

Una Teoría es tanto más impresionante cuanto

mayor es la sencillez de sus premisas, cuanto

más variados son los objetos a los que se refiere

y cuanto más amplio es su área de aplicación.

Estas son las razones por las que me impresionó

tan profundamente la Termodinámica Clásica.

RESUMIENDO

CONCEPTOS BÁSICOS: SISTEMA , SISTEMA CERRADO

CONCEPTOS BÁSICOS: FRONTERA MÓVIL

CONCEPTOS BÁSICOS: VOLUMEN DE CONTROL

CONCEPTOS BÁSICOS: SISTEMA ABIERTO

CONCEPTOS BÁSICOS: PROPIEDADES INTENSIVAS Y EXTENSIVAS

Las propiedades intensivas o intrínsecas

son aquellas que no dependen de la

cantidad de sustancia o del tamaño de

un cuerpo, por lo que el valor permanece

inalterable al subdividir el sistema inicial

en varios subsistemas

Las propiedades extensivas o extrínsecas

son aquellas que sí dependen de la

cantidad de sustancia o del tamaño de un

cuerpo, son magnitudes cuyo valor es

proporcional al tamaño del sistema que

describe

CONCEPTOS BÁSICOS: DENSIDAD Y VOLUMEN ESPECÍF ICO

CONCEPTOS BÁSICOS: DENSIDAD RELATIVA Y PESO ESPECÍF ICO

CONCEPTOS BÁSICOS: ESTADO Y EQUIL IBRIO

CONCEPTOS BÁSICOS: ESTADO Y PROCESO

CONCEPTOS BÁSICOS: D IAGRAMA DE PROPIEDADES

DIAGRAMA DE PROPIEDADES

T ºC

V

20

1.5 2.5

1 2

m^3

PROCESOS DE FLUJO ESTACIONARIO

ESCALAS DE TEMPERATURA Y LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA

ENERGÍA Y ANÁLISIS GENERAL DE LA ENERGÍA

Fuentes de Energía Renovables

Las energías renovables son aquellas que llegan en forma

continua a la Tierra y que a escalas de tiempo real

parecen ser inagotables.

Ejemplos:

Energía Hidráulica

Energía Solar

Energía biomasa

Energía Mareomotriz

FUENTES DE ENERGÍA

Son fuentes de energía no renovables aquellas que se encuentran en forma

limitada en nuestro planeta y se agotan a medida que se les consume.

Ejemplos:

El carbón.

El petróleo

El Gas Natural

La energía geotérmica

La energía nuclear

Fuentes de Energía No Renovables

FORMAS DE ENERGÍA

ENERGÍA CINÉTICA Y ENERGÍA CINÉTICA POR UNIDAD DE

MASA

ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA, ENERGÍA

POTENCIAL GRAVITATORIA POR UNIDAD DE MASA

La energía interna U de un sistema es la suma de todas

las formas de Energía microscópica

LA ENERGÍA INTERNA (U)

LA ENERGÍA INTERNA (U)

La fusión completa de 100 g de

uranio libera una energía Suficiente

para abastecer un coche Durante

112 años si consume 5 litros diarios

de gasolina

EJEMPLOS

ENERGÍA TOTAL, ENERGÍA TOTAL POR

UNIDAD DE MASA

O bien por unidad de masa:

FLUJO MÁSICO

Es la masa que fluye a través de una sección transversal de área At por unidad de

tiempo

La energía mecánica de un fluido por unidad de masa (kJ/kg) se puede expresar:

Donde P es la presión del fluido , 𝛒 es la densidad, V es la velocidad, g la

aceleración de la gravedad y z es la altura.

ENERGÍA MECÁNICA DE UN FLUIDO EN MOVIMIENTO

POR UNIDAD DE MASA

También la energía mecánica de un fluido se puede expresar por unidad de tiempo:

E N E RGÍA M E C ÁN IC A P O R U N I DAD D E T I E M P O, VA RIAC ION D E L A E N E RG ÍA

M E C ÁNICA , P O R U N I DAD D E T I E M P O Y VA R IAC IÓN D E D E L A E N E RGÍA

M E C ÁNICA P O R U N I DAD D E M A S A

2-7 Calcule la energía cinética total, en kJ, de un objeto cuya masa es de 100 kg, y

cuya velocidad es de 20 m/s.

PROBLEMAS

2-10 Calcule la energía potencial total, en kJ, de un objeto cuya masa es de 20 kg,

cuando está ubicado a 20 m debajo de un nivel dado, en una ubicación donde g = 9.5

m /𝒔𝟐.

PROBLEMAS

2-11 Una persona entra a un elevador a nivel del lobby de un hotel, junto con su

maleta de 30 kg, y sale en el 10° piso, 35 metros arriba. Determine la cantidad de

energía consumida por el motor del elevador que ahora está almacenada en la

maleta.

PROBLEMAS

2-12. Se va a generar electricidad instalando un turbogenerador en un lugar a 160 m

debajo de la superficie de un gran depósito de agua, que puede suministrarla

continuamente a 3.500 kg/s. Calcule la potencia que se pueda generar.

PROBLEMAS

2-13 En cierto lugar, sopla el viento continuamente a 10 m/s. Calcule la energía

mecánica del aire, por unidad de masa, y la potencia que pueda generar un

aerogenerador, con 60 m dediámetro de álabes, en ese lugar. Suponga que la

densidad del aire es 1.25 kg/𝒎𝟑.

PROBLEMAS

2-14 Un chorro de agua sale por una turbina a 60 m/s, con una tasa de flujo de 120

kg/s; se va a usar para generar electricidad, al chocar con las paletas en la periferia de

una rueda. Calcule la potencia que puede generar ese chorro.

PROBLEMAS

2-15 Se están estudiando dos lugares para generar energía eólica. En el primero, el

viento sopla constantemente a 7 m/s, durante 3.000 horas por año, mientras que en el

segundo, el viento sopla a 10 m/s durante 2.000 horas al año. Suponiendo, para

simplificar, que la velocidad del viento es despreciable fuera de esas horas, determine

cuál es el mejor lugar para generar energía eólica. Sugerencia: Observe que la tasa de

flujo de masa del aire es proporcional a la velocidad del viento.

PROBLEMAS

2-16 Un río tiene un caudal constante de 175 𝒎𝟑/s, y se está estudiando para generar

electricidad. Se determina que se puede construir una presa para detener el agua y

dejarla pasar desde una diferencia de alturas de 80 m, generando así la electricidad.

Calcule cuánta potencia se puede generar con el agua de ese río, al tener llena la

presa.

PROBLEMAS

2-17 Considere un río que corre hacia un lago a una velocidad promedio de 3 m/s, con

un caudal de 500 m3/s, en una ubicación a 90 m arriba de la superficie del lago.

Determine la energía mecánica total del agua del río por unidad de masa, y el potencial

de generación de potencia de todo el río en esa ubicación.

PROBLEMAS