TERMODINÁMICA

1.2. Transferencia de

energía por calor.

Transferencia de

energía por trabajo.

2

(2)

Plataforma docente

clase S02.Realizar

lectura: páginas 60-

69 Preguntas teóricas

página 98-99: 2.18,

2.19, 2.20, 2.221,

2..2, 2.23,2.24 2.25.

Identifica

mecanismos

y efectúa

cálculos en

problemas

TEMA 1 CLASE S02

Conocer los mecanismos de transferencia de

energía.

Identificar el tipo de mecanismo de

transferencia en casos .

OBJETIVOS

TRANSFERENCIA DE ENERGÍA POR CALOR

CALOR, TRANSFERENCIA DE CALOR

𝑄 =𝑑𝑄

𝑑𝑡 Q = 𝑄

𝑡2𝑡1

.dt

TASA DE TRANFERENCIA DE CALOR CALOR

TRANSFERENCIA DE ENERGÍA POR TRABAJO

𝑾 =𝒅𝑾

𝒅𝒕 kJ/s o kW 𝑊 = 𝑊

𝑡2𝑡1

.dt

𝑾 =𝑾

𝒕 𝒌𝑾

w =𝑾

𝒎 kJ/kg

DIFERENCIA ENTRE TRABAJO, TASA DE TRABAJO Y TRABAJO

POR UNIDAD DE MASA

W kJ

DIRECCIONES DEL CALOR Y EL TRABAJO (ENTRADA , SALIDA)

W= 𝑷. 𝒅𝑽𝑽𝟐

𝑽𝟏

El trabajo en un proceso es numéricamente

Igual al área bajo la curva que describe la

trayectoria del proceso.

EL TRABAJO COMO FUNCIÓN DE TRAYECTORIA

SIMILITUDES EN CALOR Y TRABAJO

1. Tanto el calor como el trabajo pueden ser reconocidos en las fronteras de

un sistema cuando las cruzan; es decir, son fenómenos de frontera.

2. Los sistemas poseen energía, pero el calor o el trabajo no.

3. Ambos se relacionan con un proceso, no con un estado. A diferencia de

las propiedades, ni el calor ni el trabajo tienen significado en un estado.

4. Ambos son función de la trayectoria (es decir, sus magnitudes dependen

de la trayectoria seguida durante un proceso, así como de los estados iniciales

y finales).

EJEMPLO: COMBUSTIÓN DE UNA VELA EN UN ESPACIO AISLADO

EJEMPLO 2-3 Una vela se consume en una habitación aislada. Considere la habitación

(el aire más la vela) como el sistema y determine a) si hay alguna transferencia de

calor durante e este proceso de combustión y b) si hay algún cambio en la energía

interna del sistema.

EJEMPLO 2.4 : CALENTAMIENTO DE UNA PAPA EN UN

HORNO

Una papa a temperatura ambiente (25 ºC) se cocina en un horno que se

mantiene a 200 ºC, como se ilustra en la figura 2-23. ¿Hay alguna

transferencia de calor durante este proceso?

EJEMPLO 2.5 CALENTAMIENTO DE UN HORNO POR

TRANSFERENCIA DE TRABAJO

Un horno eléctrico bien aislado aumenta su temperatura por medio de un

elemento de calentamiento. Si se considera todo el horno como el sistema,

incluido el elemento de calentamiento, determine si se trata de una

interacción de calor o trabajo.

EJEMPLO 2.6: CALENTAMIENTO DE U HORNO ,MEDIANTE

TRASFERENCIA DE CALOR

Conteste la pregunta del ejemplo 2-5 considerando que el sistema está

conformado sólo por el aire contenido en el horno y sin que éste cuente con el

elemento de calentamiento.

TRABAJO ELÉCTRICO

El trabajo por unidad de tiempo es la potencia eléctrica

𝑊𝑒 = 𝑊 𝑡2𝑡1

.dt

𝑾 𝒆 =𝒅𝑾𝒆

𝒅𝒕

𝑊𝑒 = 𝑉. 𝐼𝑡2𝑡1

.dt

𝑊𝑒 = 𝑉. 𝐼 𝑑𝑡𝑡2

𝑡1

𝑊𝑒 = 𝑉. 𝐼 𝑡𝑡2

𝑡1

𝑊𝑒 = 𝑉. 𝐼 𝑡2 − 𝑡1

𝑊𝑒 = 𝑉. 𝐼. 𝜟𝑡 ( kJ)

𝜟𝑡 𝑒𝑠 𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜

𝑊𝑒 = 𝑉. 𝐼 (kW)

PROBLEMAS

2-18C ¿En qué formas puede la energía cruzar las fronteras de un sistema cerrado?

2-19C ¿Cuándo es calor la energía que cruza las fronteras de un sistema cerrado, y

cuándo es trabajo?

2-20C ¿Qué es un proceso adiabático? ¿Qué es un sistema adiabático?

2-21C ¿Qué son funciones de punto y de trayectoria? Describa algunos ejemplos.

2-22C Un automóvil va a velocidad constante por un camino. Determine la dirección

de las interacciones de calor y trabajo, suponiendo que el sistema es el siguiente: a)

el radiador del automóvil, b) el motor, c) las ruedas, d) el camino y e) el aire del

exterior.

2-23C Puede cambiarse la longitud de un resorte a) aplicándole una fuerza o b)

cambiando su temperatura (por dilatación térmica). ¿Qué tipo de interacción

energética entre el sistema (el resorte) y sus alrededores se requiere para cambiar

su longitud en esas dos formas?

2-24C Un refrigerador eléctrico está en un recinto. Determine la dirección de las

interacciones de trabajo y de calor (entra o sale energía) cuando se considera que el

sistema es el siguiente: a) el contenido del refrigerador, b) todas las partes del

refrigerador, incluyendo el contenido, y c) todo lo que está dentro del recinto, durante

un día invernal.