Procesos y tipos de procesos termodinamicos
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1) El documento habla sobre conceptos de trabajo mecánico, calor, y procesos termodinámicos. 2) Explica que el trabajo mecánico es el producto escalar de la fuerza y el desplazamiento, mientras que el calor es la transferencia de energía debido a una diferencia de temperatura. 3) También describe procesos termodinámicos como isotérmicos, isobáricos, y adiabáticos.
Procesos y tipos de procesos termodinamicos
- 1. • Trabajo mecánico y calor • Procesos reversibles.
- 2. TRABAJO
- 3. 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
- 4. 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 trabajo S.I.= Joule = (N · m) C.G.S.=Ergios =(dina· cm)
- 5. 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
- 6. 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:
- 7. NULO POSITIVO NEGATIVO F y X sentido contrario F y X mismo sentido F y X perpendiculares. POSIBILIDADES PARA EL TRABAJO MECÁNICO Trabajo (posibilidades)
- 8. Calor El calor Características Efectos - Dilatación y concentración - Cambios de estado Propagación - Conducción - Convección - redición Procesos -Isotérmicos - Isobáricos - Isofónicos - Adiabáticos
- 9. 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
- 10. 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?
- 11. 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 térmica Cada 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
- 12. 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 débiles Se dilatan más que los sólidos Partículas estrechamente unidas. Son los que menos se dilatan Sólidos Líquidos Gases Junta de dilatación Calor : dilatación
- 14. 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.
- 15. 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.
- 16. 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.
- 17. 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 trabajo Q=W
- 18. 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.
- 19. 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
- 20. 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.
- 21. 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.
- 22. 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.
- 23. 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.
- 24. 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.