Este documento resume los principales conceptos de la primera ley de la termodinámica. Explica que la primera ley establece la conservación de la energía en sistemas termodinámicos y que la variación de la energía interna de un sistema depende del calor transferido e trabajo realizado. También define conceptos como trabajo, calor, energía interna y describe procesos como isométricos, isobáricos e isotérmicos. Por último, explica la aplicación de la primera ley a dispositivos de ingeniería como toberas, tur
El documento describe los conceptos fundamentales de trabajo y calor en termodinámica. Define el trabajo como la energía transferida entre un sistema y su entorno debido a una fuerza, y que depende del cambio de volumen del sistema. Introduce el concepto de calor como la energía transferida por otros medios que no sean mecánicos, igual a la variación de energía interna menos el trabajo. Establece la expresión generalizada del primer principio de la termodinámica como la variación de energía interna igual a la suma del calor y el trabajo.
Este documento presenta un resumen del Capítulo 4 sobre balances de energía de un libro de texto sobre procesos químicos para ingeniería de sistemas. Explica que los balances de energía son importantes para diseñar procesos y determinar sus requerimientos energéticos. Define las formas de transferencia de energía entre un sistema y su entorno como calor y trabajo, y proporciona ejemplos de diferentes tipos de trabajo. El capítulo provee los conceptos básicos necesarios para realizar análisis de procesos que requieran balances de energía y
Este documento presenta conceptos relacionados con la primera ley de la termodinámica y el balance de energía en sistemas cerrados y abiertos. Explica que la energía puede transferirse a través del calor o el trabajo, y define términos como entalpía, energía interna, capacidad calorífica. También describe las relaciones entre las capacidades caloríficas para diferentes sustancias y estados y cómo calcular cambios en la energía interna y entalpía.
Este documento trata sobre los principios de conservación de la energía y los balances de energía. Explica que la energía se conserva pero puede transformarse de una forma a otra, como calor, trabajo, energía química, etc. También describe cómo se pueden aplicar los balances de energía para analizar procesos industriales y maximizar la eficiencia energética. Finalmente, proporciona ejemplos concretos de cómo calcular balances entálpicos y de energía mecánica.
a) Dado que la longitud L permanece constante, tenemos:
dW = FdL
Pero como dL = 0, entonces:
dW = FdF
Integrando entre los límites dados:
W = ∫Ff Fi dF = Ff2/2 - Fi2/2
Sustituyendo la relación F=YAL, tenemos:
W = (YALf)2/2 - (YALi)2/2 = L(Ff2 - Fi2)/2AY
b) Aplicando la fórmula dada en a):
Longitud L = 1 m
Sección A = 1x10
1) El documento presenta conceptos básicos sobre balance de energía, incluyendo definiciones de sistema, propiedades, estado, procesos adiabáticos y capacidad calorífica. 2) Explica seis tipos de energía: trabajo, calor, energía cinética, energía potencial, energía interna y entalpía. 3) Presenta la ecuación general del balance de energía y ecuaciones específicas para sistemas cerrados y abiertos en régimen estacionario.
Este documento presenta la Primera Ley de la Termodinámica. Explica conceptos básicos como sistema, entorno, procesos cuasiestáticos y variables de estado. Describe que la Primera Ley establece que la variación de energía interna de un sistema es igual al calor transferido más el trabajo realizado. Finalmente, detalla cómo interpretar los signos en la ecuación de la Primera Ley para determinar la dirección de las transferencias de energía.
La hidrogenación directa del acetileno para formar etano, según la ecuación principal, absorbe 311,42 kJ.
Esto se deduce aplicando la Ley de Hess a partir de las ecuaciones 1 y 2 dadas. Sumando las entalpías de las ecuaciones 1 y 2 se obtiene la entalpía de la ecuación principal, ya que ésta puede verse como la suma de las otras dos reacciones.
El documento describe los conceptos fundamentales de trabajo y calor en termodinámica. Define el trabajo como la energía transferida entre un sistema y su entorno debido a una fuerza, y que depende del cambio de volumen del sistema. Introduce el concepto de calor como la energía transferida por otros medios que no sean mecánicos, igual a la variación de energía interna menos el trabajo. Establece la expresión generalizada del primer principio de la termodinámica como la variación de energía interna igual a la suma del calor y el trabajo.
Este documento presenta un resumen del Capítulo 4 sobre balances de energía de un libro de texto sobre procesos químicos para ingeniería de sistemas. Explica que los balances de energía son importantes para diseñar procesos y determinar sus requerimientos energéticos. Define las formas de transferencia de energía entre un sistema y su entorno como calor y trabajo, y proporciona ejemplos de diferentes tipos de trabajo. El capítulo provee los conceptos básicos necesarios para realizar análisis de procesos que requieran balances de energía y
Este documento presenta conceptos relacionados con la primera ley de la termodinámica y el balance de energía en sistemas cerrados y abiertos. Explica que la energía puede transferirse a través del calor o el trabajo, y define términos como entalpía, energía interna, capacidad calorífica. También describe las relaciones entre las capacidades caloríficas para diferentes sustancias y estados y cómo calcular cambios en la energía interna y entalpía.
Este documento trata sobre los principios de conservación de la energía y los balances de energía. Explica que la energía se conserva pero puede transformarse de una forma a otra, como calor, trabajo, energía química, etc. También describe cómo se pueden aplicar los balances de energía para analizar procesos industriales y maximizar la eficiencia energética. Finalmente, proporciona ejemplos concretos de cómo calcular balances entálpicos y de energía mecánica.
a) Dado que la longitud L permanece constante, tenemos:
dW = FdL
Pero como dL = 0, entonces:
dW = FdF
Integrando entre los límites dados:
W = ∫Ff Fi dF = Ff2/2 - Fi2/2
Sustituyendo la relación F=YAL, tenemos:
W = (YALf)2/2 - (YALi)2/2 = L(Ff2 - Fi2)/2AY
b) Aplicando la fórmula dada en a):
Longitud L = 1 m
Sección A = 1x10
1) El documento presenta conceptos básicos sobre balance de energía, incluyendo definiciones de sistema, propiedades, estado, procesos adiabáticos y capacidad calorífica. 2) Explica seis tipos de energía: trabajo, calor, energía cinética, energía potencial, energía interna y entalpía. 3) Presenta la ecuación general del balance de energía y ecuaciones específicas para sistemas cerrados y abiertos en régimen estacionario.
Este documento presenta la Primera Ley de la Termodinámica. Explica conceptos básicos como sistema, entorno, procesos cuasiestáticos y variables de estado. Describe que la Primera Ley establece que la variación de energía interna de un sistema es igual al calor transferido más el trabajo realizado. Finalmente, detalla cómo interpretar los signos en la ecuación de la Primera Ley para determinar la dirección de las transferencias de energía.
La hidrogenación directa del acetileno para formar etano, según la ecuación principal, absorbe 311,42 kJ.
Esto se deduce aplicando la Ley de Hess a partir de las ecuaciones 1 y 2 dadas. Sumando las entalpías de las ecuaciones 1 y 2 se obtiene la entalpía de la ecuación principal, ya que ésta puede verse como la suma de las otras dos reacciones.
Este documento describe los principios fundamentales de la primera ley de la termodinámica. Explica que la primera ley establece la conservación de la energía en sistemas termodinámicos y que la variación de la energía interna de un sistema depende del calor transferido e trabajo realizado. También define conceptos clave como calor, trabajo, energía interna y procesos termodinámicos como isobáricos e isotérmicos.
123Balances de energia- "Reactivos y Productos" termodinamica I (TERMODINAM...Margoth CR
1) El documento describe el principio de conservación de la energía y las diferentes formas que puede adoptar, como energía cinética, potencial, química, eléctrica, entre otras.
2) Explica que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma de una forma a otra.
3) Detalla los conceptos de trabajo, calor, energía interna y cómo se relacionan en los balances de energía para sistemas abiertos y cerrados.
La termodinámica estudia la transformación de energía térmica en mecánica y viceversa. La primera ley establece que la energía se conserva en cualquier proceso. El cambio en la energía interna de un sistema es igual al calor absorbido menos el trabajo realizado. Diferentes procesos incluyen isobáricos (presión constante), isotérmicos (temperatura constante), isocóricos (volumen constante) y adiabáticos (sin intercambio de calor).
El documento describe el método de Clement y Desormes para determinar el coeficiente adiabático (γ) del aire. Se comprime el aire adiabáticamente de 5 a 7 cm y se miden las temperaturas y presiones iniciales y finales. Luego se expande el aire adiabáticamente y se vuelven a medir las temperaturas y presiones para verificar que el botellón regresa a su temperatura inicial. Este procedimiento se repite varias veces para determinar γ.
Este documento presenta un resumen de los conceptos clave relacionados con los balances de energía en sistemas termodinámicos. Explica las diferentes formas de energía en un sistema, las expresiones del balance de energía para sistemas cerrados y abiertos, y los enfoques para sistemas que experimentan cambios de temperatura, cambios de fase, mezcla o reacción química. Además, introduce conceptos como calor sensible, calor latente, calor de reacción y capacidades caloríficas.
Este documento presenta los detalles de una práctica de laboratorio sobre la conservación de la masa y la energía. Los estudiantes medirán el flujo de agua en un sistema de bombeo y calcularán la potencia de la bomba. Aplicarán la primera ley de la termodinámica y la ecuación de continuidad para determinar el flujo de masa en los puntos de entrada y salida del sistema. Luego analizarán dimensionalmente las ecuaciones derivadas para verificar que las unidades son consistentes.
Este documento presenta una introducción a los conceptos básicos de la transferencia de calor, incluyendo definiciones de calor, temperatura, energía interna, diferentes formas de energía, balances de energía, y los tres mecanismos principales de transferencia de calor: conducción, convección y radiación. Explica brevemente cada uno de estos temas y conceptos clave como la conductividad térmica, el coeficiente de convección, la emisividad y la combinación de mecanismos.
Primera ley de la termodinamica unermb trujilloDAVID ALEXANDER
Este documento presenta un resumen de la Primera Ley de la Termodinámica. Explica que la Primera Ley establece que la energía no se crea ni se destruye, solo se conserva. Para un sistema que experimenta un ciclo, el calor cedido es igual al trabajo recibido. También cubre conceptos como energía interna, entalpía, calores específicos, ley de conservación de la masa, y aplicaciones a volúmenes de control y procesos de flujo.
El documento trata sobre la termodinámica. Explica conceptos clave como sistemas termodinámicos, variables de estado, energía, trabajo y calor. Define sistemas abiertos, cerrados e aislados y clasifica variables como internas, externas, extensivas e intensivas. Describe diferentes formas de energía como potencial, cinética e interna. Finalmente, presenta la primera ley de la termodinámica sobre la conservación de la energía.
Conservación de la energía, 1ra Ley de la Termodinámicaguest59842b0f
El documento describe los conceptos fundamentales de la conservación de la energía y la primera ley de la termodinámica. Explica que en un sistema físico se pueden producir diversas transformaciones de energía como calor, energía térmica, energía interna y energía mecánica. También describe los experimentos de James Joule que establecieron la relación entre calor y trabajo. Finalmente, resume los principales procesos termodinámicos como aislado, cíclico, adiabático e isotérmico.
Introducción. Sistema termodinámico. Estados de equilibrio. Procesos termodinámicos. Equilibrio termodinámico. Principio cero de la Termodinámica. Temperatura. Escala de temperaturas. Termómetros. Ecuación de estado: gas ideal, gas real. Interpretación cinética de la temperatura..
El documento describe el balance de energía. Explica que la energía no puede crearse ni destruirse, sino solo transformarse. Detalla las formas en que la energía puede intercambiarse entre un sistema y su entorno, incluida la energía interna, cinética, potencial, calor y trabajo. Además, explica cómo aplicar el balance de energía a sistemas cerrados y abiertos.
La primera ley de la termodinámica establece que la variación de la energía interna de un sistema es igual a la cantidad de calor transferido al sistema menos el trabajo realizado por el sistema. Es una expresión del principio de conservación de la energía aplicado a sistemas termodinámicos.
Principios Básicos de termodinámica, basados en la pagina web: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/termo/Termo.html
ESPERO EL SIRVA DE MUCHO
- Primera ley de termodinámica
- El calor
-Transformaciones
1) Los sistemas físicos consisten en un gran número de átomos que pueden encontrarse en tres estados: sólido, líquido o gas. 2) Las propiedades macroscópicas como presión, volumen y temperatura se usan para describir un sistema en equilibrio termodinámico. 3) La primera ley de la termodinámica establece que el cambio en la energía interna de un sistema es igual al calor absorbido menos el trabajo realizado.
Es parte de la física que
estudia los fenómenos de la
naturaleza envolviendo
energía, calor y trabajo.
También podemos definir
como la ciencia de la energí
Este documento explica los conceptos básicos del balance de energía, incluyendo la primera ley de la termodinámica, los tipos de sistemas (abiertos y cerrados), y las ecuaciones que rigen el balance de energía para cada tipo de sistema. Define los componentes del balance como la energía interna, calor, trabajo, y cambios en la energía cinética y potencial. Además, describe las características y ecuaciones que definen específicamente los sistemas cerrados y abiertos.
El documento presenta los conceptos fundamentales de la Primera Ley de la Termodinámica. Explica que esta ley establece que la variación de la energía interna de un sistema es igual al calor agregado menos el trabajo realizado. También define conceptos clave como sistema, entorno, trabajo, calor y energía interna.
Este documento presenta la Primera Ley de la Termodinámica. Define conceptos clave como sistema, universo, trabajo y calor. Explica que la energía total de un sistema aislado se conserva y que los cambios en la energía interna de un sistema (ΔU) son iguales a la suma del calor (q) y el trabajo (w) transferidos. También cubre los diferentes tipos de trabajo y procesos termodinámicos como la expansión reversible e irreversible y la expansión adiabática.
Se considera una sustancia pura aquella que mantiene la misma composición química en todos los estados. Una sustancia pura puede estar conformada por más de un elemento químico ya que lo importante es la homogeneidad de la sustancia
El documento resume el primer principio de la termodinámica. Establece que la energía se conserva y que el cambio en la energía interna de un sistema (ΔU) es igual a la suma del trabajo realizado por el sistema (W) más el calor transferido al sistema (Q). También define conceptos clave como energía, trabajo, calor y entalpía.
Este documento describe los principios fundamentales de la primera ley de la termodinámica. Explica que la primera ley establece la conservación de la energía en sistemas termodinámicos y que la variación de la energía interna de un sistema depende del calor transferido e trabajo realizado. También define conceptos clave como calor, trabajo, energía interna y procesos termodinámicos como isobáricos e isotérmicos.
123Balances de energia- "Reactivos y Productos" termodinamica I (TERMODINAM...Margoth CR
1) El documento describe el principio de conservación de la energía y las diferentes formas que puede adoptar, como energía cinética, potencial, química, eléctrica, entre otras.
2) Explica que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma de una forma a otra.
3) Detalla los conceptos de trabajo, calor, energía interna y cómo se relacionan en los balances de energía para sistemas abiertos y cerrados.
La termodinámica estudia la transformación de energía térmica en mecánica y viceversa. La primera ley establece que la energía se conserva en cualquier proceso. El cambio en la energía interna de un sistema es igual al calor absorbido menos el trabajo realizado. Diferentes procesos incluyen isobáricos (presión constante), isotérmicos (temperatura constante), isocóricos (volumen constante) y adiabáticos (sin intercambio de calor).
El documento describe el método de Clement y Desormes para determinar el coeficiente adiabático (γ) del aire. Se comprime el aire adiabáticamente de 5 a 7 cm y se miden las temperaturas y presiones iniciales y finales. Luego se expande el aire adiabáticamente y se vuelven a medir las temperaturas y presiones para verificar que el botellón regresa a su temperatura inicial. Este procedimiento se repite varias veces para determinar γ.
Este documento presenta un resumen de los conceptos clave relacionados con los balances de energía en sistemas termodinámicos. Explica las diferentes formas de energía en un sistema, las expresiones del balance de energía para sistemas cerrados y abiertos, y los enfoques para sistemas que experimentan cambios de temperatura, cambios de fase, mezcla o reacción química. Además, introduce conceptos como calor sensible, calor latente, calor de reacción y capacidades caloríficas.
Este documento presenta los detalles de una práctica de laboratorio sobre la conservación de la masa y la energía. Los estudiantes medirán el flujo de agua en un sistema de bombeo y calcularán la potencia de la bomba. Aplicarán la primera ley de la termodinámica y la ecuación de continuidad para determinar el flujo de masa en los puntos de entrada y salida del sistema. Luego analizarán dimensionalmente las ecuaciones derivadas para verificar que las unidades son consistentes.
Este documento presenta una introducción a los conceptos básicos de la transferencia de calor, incluyendo definiciones de calor, temperatura, energía interna, diferentes formas de energía, balances de energía, y los tres mecanismos principales de transferencia de calor: conducción, convección y radiación. Explica brevemente cada uno de estos temas y conceptos clave como la conductividad térmica, el coeficiente de convección, la emisividad y la combinación de mecanismos.
Primera ley de la termodinamica unermb trujilloDAVID ALEXANDER
Este documento presenta un resumen de la Primera Ley de la Termodinámica. Explica que la Primera Ley establece que la energía no se crea ni se destruye, solo se conserva. Para un sistema que experimenta un ciclo, el calor cedido es igual al trabajo recibido. También cubre conceptos como energía interna, entalpía, calores específicos, ley de conservación de la masa, y aplicaciones a volúmenes de control y procesos de flujo.
El documento trata sobre la termodinámica. Explica conceptos clave como sistemas termodinámicos, variables de estado, energía, trabajo y calor. Define sistemas abiertos, cerrados e aislados y clasifica variables como internas, externas, extensivas e intensivas. Describe diferentes formas de energía como potencial, cinética e interna. Finalmente, presenta la primera ley de la termodinámica sobre la conservación de la energía.
Conservación de la energía, 1ra Ley de la Termodinámicaguest59842b0f
El documento describe los conceptos fundamentales de la conservación de la energía y la primera ley de la termodinámica. Explica que en un sistema físico se pueden producir diversas transformaciones de energía como calor, energía térmica, energía interna y energía mecánica. También describe los experimentos de James Joule que establecieron la relación entre calor y trabajo. Finalmente, resume los principales procesos termodinámicos como aislado, cíclico, adiabático e isotérmico.
Introducción. Sistema termodinámico. Estados de equilibrio. Procesos termodinámicos. Equilibrio termodinámico. Principio cero de la Termodinámica. Temperatura. Escala de temperaturas. Termómetros. Ecuación de estado: gas ideal, gas real. Interpretación cinética de la temperatura..
El documento describe el balance de energía. Explica que la energía no puede crearse ni destruirse, sino solo transformarse. Detalla las formas en que la energía puede intercambiarse entre un sistema y su entorno, incluida la energía interna, cinética, potencial, calor y trabajo. Además, explica cómo aplicar el balance de energía a sistemas cerrados y abiertos.
La primera ley de la termodinámica establece que la variación de la energía interna de un sistema es igual a la cantidad de calor transferido al sistema menos el trabajo realizado por el sistema. Es una expresión del principio de conservación de la energía aplicado a sistemas termodinámicos.
Principios Básicos de termodinámica, basados en la pagina web: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/termo/Termo.html
ESPERO EL SIRVA DE MUCHO
- Primera ley de termodinámica
- El calor
-Transformaciones
1) Los sistemas físicos consisten en un gran número de átomos que pueden encontrarse en tres estados: sólido, líquido o gas. 2) Las propiedades macroscópicas como presión, volumen y temperatura se usan para describir un sistema en equilibrio termodinámico. 3) La primera ley de la termodinámica establece que el cambio en la energía interna de un sistema es igual al calor absorbido menos el trabajo realizado.
Es parte de la física que
estudia los fenómenos de la
naturaleza envolviendo
energía, calor y trabajo.
También podemos definir
como la ciencia de la energí
Este documento explica los conceptos básicos del balance de energía, incluyendo la primera ley de la termodinámica, los tipos de sistemas (abiertos y cerrados), y las ecuaciones que rigen el balance de energía para cada tipo de sistema. Define los componentes del balance como la energía interna, calor, trabajo, y cambios en la energía cinética y potencial. Además, describe las características y ecuaciones que definen específicamente los sistemas cerrados y abiertos.
El documento presenta los conceptos fundamentales de la Primera Ley de la Termodinámica. Explica que esta ley establece que la variación de la energía interna de un sistema es igual al calor agregado menos el trabajo realizado. También define conceptos clave como sistema, entorno, trabajo, calor y energía interna.
Este documento presenta la Primera Ley de la Termodinámica. Define conceptos clave como sistema, universo, trabajo y calor. Explica que la energía total de un sistema aislado se conserva y que los cambios en la energía interna de un sistema (ΔU) son iguales a la suma del calor (q) y el trabajo (w) transferidos. También cubre los diferentes tipos de trabajo y procesos termodinámicos como la expansión reversible e irreversible y la expansión adiabática.
Se considera una sustancia pura aquella que mantiene la misma composición química en todos los estados. Una sustancia pura puede estar conformada por más de un elemento químico ya que lo importante es la homogeneidad de la sustancia
El documento resume el primer principio de la termodinámica. Establece que la energía se conserva y que el cambio en la energía interna de un sistema (ΔU) es igual a la suma del trabajo realizado por el sistema (W) más el calor transferido al sistema (Q). También define conceptos clave como energía, trabajo, calor y entalpía.
Este documento trata sobre conceptos fundamentales de termodinámica como trabajo, energía interna, procesos termodinámicos (adiabáticos, isotérmicos, isobáricos e isocóricos), las leyes de la termodinámica, entropía y procesos reversibles e irreversibles. Explica definiciones matemáticas y físicas de estas ideas clave y describe su aplicación en sistemas termodinámicos y calderas industriales.
El documento trata sobre conceptos fundamentales de termodinámica como trabajo, energía interna, procesos termodinámicos (adiabáticos, isotérmicos, isobáricos e isocóricos), las leyes de la termodinámica, entropía y procesos reversibles e irreversibles. Explica definiciones matemáticas y físicas de estos conceptos y cómo se relacionan entre sí según la termodinámica clásica.
Este documento presenta un resumen de conceptos clave de termodinámica aplicados a un experimento de bombeo de agua. Explica brevemente la primera ley de la termodinámica, el trabajo, la energía interna y otros conceptos para analizar el flujo de masa de agua y la potencia de la bomba en el sistema de bombeo del laboratorio. El objetivo es aplicar los principios de conservación de masa y energía al sistema abierto.
1. El documento describe los requisitos de asistencia, exámenes y evaluación para la clase de Termodinámica. Los estudiantes deben asistir a al menos el 70% de las clases teóricas y el 100% de las clases prácticas.
2. Habrá dos exámenes parciales que representarán el 35% de la calificación final, así como trabajos de laboratorio que representarán el 5%.
3. El examen final representará el 60% de la calificación final.
1) La materia puede encontrarse en tres estados: sólido, líquido o gas. Un gas está formado por moléculas que se mueven libremente y chocan entre sí. 2) Las propiedades macroscópicas de un gas (presión, volumen y temperatura) no se refieren al movimiento individual de moléculas, sino al sistema en su conjunto. 3) La primera ley de la termodinámica establece que la variación de la energía interna de un sistema es igual al calor transferido menos el trabajo realizado.
Los sistemas físicos consisten en un gran número de átomos que pueden encontrarse en tres estados: sólido, líquido o gas. La termodinámica estudia las propiedades macroscópicas de estos sistemas como la presión, volumen y temperatura. La primera ley establece que la variación de la energía interna de un sistema es igual al calor absorbido menos el trabajo realizado.
La termodinámica estudia la transferencia de energía como calor y trabajo. La primera ley establece que el cambio en la energía interna de un sistema es igual al calor agregado menos el trabajo realizado. La segunda ley indica que el calor fluye espontáneamente de los cuerpos calientes a los fríos. Las máquinas térmicas convierten calor en trabajo mediante procesos cíclicos.
La termodinámica estudia la transferencia de energía como calor y trabajo. La primera ley establece que la energía se conserva, siendo el cambio de energía interna igual al calor más el trabajo. Existen procesos isotérmicos, adiabáticos, isobáricos e isocóricos. Las máquinas térmicas convierten calor en trabajo mediante un ciclo, siendo su eficiencia el trabajo sobre el calor absorbido.
1) El documento describe las leyes de la termodinámica y varios procesos termodinámicos como isotérmico, adiabático, isobárico e isovolumétrico. 2) También explica conceptos como calor, trabajo, energía interna y máquinas térmicas. 3) La segunda ley establece que el calor nunca fluye espontáneamente de un cuerpo frío a uno más caliente.
primera ley termodinamica de las materiasYussUchiha
La primera ley de la termodinámica establece que la energía total de un sistema aislado se conserva y no puede crearse ni destruirse, sólo transformarse de una forma a otra. La variación de la energía interna de un sistema depende de la cantidad de calor transferido e trabajo realizado.
1) La primera ley de la termodinámica establece que el cambio de energía interna de un sistema depende de la cantidad de calor agregado y del trabajo realizado.
2) Existen diferentes tipos de procesos termodinámicos como procesos isotermos, adiabáticos e isocoros.
3) La energía interna de un gas ideal depende solo de su temperatura mientras que su capacidad calorífica depende de si el proceso es a volumen o presión constante.
El documento describe los conceptos fundamentales de la energía térmica, calor y la primera ley de la termodinámica. Explica que la energía térmica es parte de la energía interna de un sistema que depende de su temperatura, y que el calor es la transferencia de energía térmica debido a una diferencia de temperatura. La primera ley establece que el cambio en la energía interna de un sistema es igual al trabajo realizado sobre el sistema menos el calor transferido al sistema.
1) El documento describe las leyes de la termodinámica y varios procesos termodinámicos como isotérmicos, adiabáticos e isobáricos. 2) Explica que el calor es una transferencia de energía debido a una diferencia de temperatura mientras que el trabajo no depende de la temperatura. 3) Las leyes de la termodinámica establecen que la energía se conserva y que el calor solo fluye de los cuerpos calientes a los frios.
Este documento presenta los conceptos fundamentales de la primera ley de la termodinámica. Explica los diferentes tipos de sistemas termodinámicos, el trabajo realizado por un gas, la energía interna, y la relación entre el cambio de energía interna, el trabajo y el calor según la primera ley. También describe procesos termodinámicos como isobáricos, isocóricos, isotérmicos y adiabáticos, y cómo se aplica la primera ley a cada uno.
Este documento presenta conceptos básicos sobre balance de energía. Define sistema, propiedades extensivas e intensivas, y estado. Explica seis tipos de energía: trabajo, calor, energía cinética, energía potencial, energía interna y entalpía. Presenta ecuaciones generales para balance de energía en sistemas cerrados y abiertos en régimen estacionario. También cubre transiciones de fase y calor latente.
Guía sobre el tema de Balances de Energía sin reacción. Es una introducción al tema, trae los conceptos claves, resumidos. La expresión de la ecuación de balance de energía para sistemas abiertos, para sistemas cerrados, en estado estacionario o transitorio. Hay explicaciones sobre el manejo de las tablas de vapor. Y trae algunos problemas para resolver, con su respuesta respectiva.
El documento define conceptos clave de termodinámica como capacidad calorífica, entalpía, entropía y energía interna. Explica que la capacidad calorífica mide la cantidad de energía necesaria para cambiar la temperatura de un cuerpo y que la entalpía mide la energía intercambiada por un sistema con su entorno. También define la entropía como una medida de la energía no disponible para producir trabajo y la energía interna como la suma de la energía cinética y potencial de un sistema.
Similar a Tema ii-primera-ley-de-la-termodinamica (20)
1) Los principios de Carnot establecen que la eficiencia de una máquina térmica reversible es mayor que la de una irreversible que opere entre los mismos reservorios, y que todas las máquinas reversibles tienen la misma eficiencia. 2) La eficiencia máxima de una máquina térmica, llamada eficiencia de Carnot, depende solo de las temperaturas de los reservorios. 3) La segunda ley implica que la entropía de un sistema aislado siempre aumenta en los procesos irreversibles.
Este documento describe las sustancias puras y sus cambios de fase. Explica que las sustancias puras más comunes que se estudian en termodinámica son fluidos moleculares sencillos como el agua, nitrógeno, metano y dióxido de carbono. Estas sustancias puras experimentan cambios de fase bien definidos entre estado sólido, líquido y gaseoso a temperaturas específicas. También describe los diagramas de fases que muestran las diferentes regiones de los estados de la materia y las transiciones entre el
Este documento resume la primera ley de la termodinámica para sistemas cerrados. Explica que el calor es una forma de transferencia de energía térmica entre sistemas a diferentes temperaturas. También describe el trabajo como cualquier intercambio de energía que no sea térmico o debido al flujo de materia. Finalmente, establece que en sistemas cerrados la energía total se conserva.
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Este documento presenta una introducción a la termodinámica. Explica que la termodinámica es una ciencia fenomenológica basada en leyes generales obtenidas experimentalmente. Define conceptos clave como sistema termodinámico, alrededores, equilibrio y temperatura. También describe los diferentes tipos de sistemas (cerrado, abierto, aislado) y las variables termodinámicas (intensivas y extensivas).
Este documento presenta una propuesta para implementar prácticas de laboratorio en el curso de Termodinámica en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de San Carlos de Guatemala. Incluye 7 prácticas experimentales sobre medición de variables termodinámicas, sustancias puras, trabajo, primera ley con transferencia de calor y aplicada a volúmenes de control e intercambiadores de calor. También describe los recursos disponibles, metodología, cronogramas y presentación de informes científicos. El objetivo es
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Este documento introduce conceptos básicos de la termodinámica como sistema, estado, equilibrio y procesos. Define un sistema como la parte del universo que se estudia, con un contorno que separa al sistema de su entorno. Un estado es el conjunto de propiedades medibles de un sistema en un momento dado, y un estado es de equilibrio si estas propiedades no cambian con el tiempo. Un proceso es la evolución de un sistema entre dos estados. También distingue entre variables extensivas e intensivas para describir los estados de un sistema.
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Este documento presenta conceptos básicos de termodinámica como sistema, propiedad, estado, proceso, equilibrio, entre otros. Explica que la termodinámica estudia la conversión de energías y se basa en cuatro principios o leyes. Define qué es un sistema, pared, entorno y universo, y tipos de sistemas como cerrado, abierto, rígido y aislado. Distingue entre propiedades extensivas e intensivas y variables de estado. Finalmente, introduce conceptos como temperatura, presión y volumen como variables fundamentales
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Este documento presenta conceptos básicos de termodinámica. Define sistema, propiedades, estado, proceso y equilibrio. Explica propiedades extensivas e intensivas y variables de estado. Introduce las variables clave de presión, volumen y temperatura, centrándose en la definición de temperatura y la ley cero. Finalmente, presenta unidades y dimensiones de las magnitudes termodinámicas.
La segunda ley de la termodinámica establece que la energía tiende a distribuirse de forma igual en un sistema cerrado hasta alcanzar el equilibrio térmico, y que es imposible convertir completamente la energía de un tipo en otro sin pérdidas. Introduce el concepto de entropía, que mide la parte de energía no disponible para producir trabajo. Los enunciados de Kelvin-Planck y Clausius expresan que no es posible crear una máquina que reciba energía solo de una fuente térmica y entregue trabajo sin p
Este documento presenta notas de un curso de termodinámica para ingeniería. Contiene información sobre conceptos fundamentales como sistema, estado, equilibrio y procesos. También cubre la primera ley de la termodinámica sobre la conservación de la energía, y su aplicación a procesos como la expansión de gases y ciclos termodinámicos. Finalmente, introduce conceptos relacionados con la segunda ley como procesos reversibles e irreversibles.
Este documento clasifica las ecuaciones diferenciales parciales de segundo orden en elípticas, parabólicas e hiperbólicas dependiendo del valor de sus coeficientes. Proporciona ejemplos para ilustrar cómo determinar el tipo de diferentes ecuaciones. Explica que las ecuaciones elípticas describen sistemas en estado estable, las parabólicas cómo una incógnita varía en espacio y tiempo, y las hiperbólicas problemas de propagación donde la solución oscila.
1) El documento habla sobre sistemas de ecuaciones diferenciales lineales (EDL), los cuales permiten modelar problemas complejos que involucran múltiples variables interdependientes. 2) Explica que un sistema de EDL consiste en un conjunto de ecuaciones donde cada variable depende del tiempo y está definida por los coeficientes de una matriz constante. 3) Detalla los pasos para resolver sistemas de EDL homogéneos, los cuales no tienen términos independientes del tiempo, encontrando primero los valores y vectores propios de la matriz de coeficientes
El documento trata sobre la transformada de Laplace. Explica que la transformada de Laplace transforma ecuaciones diferenciales en ecuaciones algebraicamente más simples. También define conceptos clave como funciones continuas por tramos y la función escalón unitario. Finalmente, discute propiedades importantes de la transformada de Laplace como la linealidad y cómo se aplica a derivadas e integrales de funciones.
El documento habla sobre ecuaciones diferenciales lineales de orden superior. Define una ecuación diferencial de orden n como aquella que consiste en un diferencial de orden enésimo. Explica que los problemas de valor inicial involucran una ecuación diferencial y condiciones iniciales que ayudan a determinar una solución particular. También presenta el teorema de existencia y unicidad, el cual establece que bajo ciertas condiciones existe una única solución continua.
El documento resume los conceptos fundamentales de las ecuaciones diferenciales de primer orden, incluyendo: definiciones de orden, grado, linealidad, homogeneidad y soluciones generales y particulares; métodos para resolver ecuaciones diferenciales de primer orden como separación de variables y uso de ecuaciones homogéneas; y el problema del valor inicial y el teorema de existencia y unicidad para ecuaciones diferenciales de primer orden.
1. UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
“FRANCISCO DE MIRANDA” COMPLEJO ACADÉMICO "EL SABINO"
PROGRAMA DE INGENIERÍA PESQUERA AREA DE TECNOLOGÍA
UNIDAD CURRICULAR: TERMODINÁMICA APLICADA
II Tema
Primera ley de la termodinámica
Elaborado por:
Ing. Isaac Hernández
2. Primera ley de la Termodinámica
La primera ley no es otra cosa que el principio de conservación de la energía aplicado a
un sistema de muchísimas partículas. A cada estado del sistema le corresponde una
energía interna U. Cuando el sistema pasa del estado A al estado B, su energía interna
cambia en
U=UB-UA
Supongamos que el sistema está en el estado A y realiza un trabajo W, expandiéndose.
Dicho trabajo mecánico da lugar a un cambio (disminución) de la energía interna de
sistema
U=-W
También podemos cambiar el estado del sistema poniéndolo en contacto térmico con
otro sistema a diferente temperatura. Si fluye una cantidad de calor Q del segundo al
primero, aumenta su energía interna en
U=Q
Si el sistema experimenta una transformación cíclica, el cambio en la energía interna es
cero, ya que se parte del estado A y se regresa al mismo estado, U=0. Sin embargo,
durante el ciclo el sistema ha efectuado un trabajo, que ha de ser proporcionado por
los alrededores en forma de transferencia de calor, para preservar el principio de
conservación de la energía, W=Q.
Si la transformación no es cíclica U 0
Si no se realiza trabajo mecánico U=Q
Si el sistema está aislado térmicamente U=-W
Si el sistema realiza trabajo, U disminuye
Si se realiza trabajo sobre el sistema, U aumenta
Si el sistema absorbe calor al ponerlo en contacto térmico con un foco a
temperatura superior, U aumenta.
Si el sistema cede calor al ponerlo en contacto térmico con un foco a una
temperatura inferior, U disminuye.
Todos estos casos, los podemos resumir en una única ecuación que describe la
conservación de la energía del sistema.
U=Q-W
3. Trabajo:
El trabajo es hecho por un sistema sobre sus alrededores si el único efecto sobre
cualquier cosa externa al sistema es la elevación de su peso.
“Trabajo: transferencia de energía
En forma ordenada y/o macroscópica”
Trabajo en los procesos termodinámicos.
Para un gas contenido en un envase cilíndrico ajustado con un émbolo móvil, como se
muestra en la figura 13.4, si el gas está en equilibrio térmico ocupa un volumen V y
produce una presión constante P sobre las paredes del cilindro y sobre el émbolo, de
área A. La fuerza ejercida por la presión del gas sobre el émbolo es F = PA. Si el gas se
expande desde el volumen V hasta el volumen V+dV lo suficientemente lento, el
sistema permanecerá en equilibrio termodinámico.
Por efecto de la expansión, el émbolo de desplazará verticalmente hacia arriba una
distancia dy, y el trabajo realizado por el gas sobre el émbolo, será:
dW = F dy = PA dy
Como Ady es el aumento de volumen dV del gas, se puede escribir el trabajo realizado
como:
dW = PdV
Si el gas se expande, entonces dV es positivo y el trabajo realizado por el gas es
positivo, por el contrario, si el gas se comprime, dV es negativo y el trabajo realizado
4. por el gas es negativo, en este caso se interpreta como el trabajo realizado sobre el
sistema. Si no cambia el volumen, no se realiza trabajo
Para obtener el trabajo total realizado por el gas cuando la variación de presión hace
cambiar el volumen desde un valor Vi hasta un valor Vf, se debe integrar la ecuación
anterior, de la forma:
Para evaluar esta integral, se debe saber cómo varía la presión durante el proceso.
Casos:
a) Para un proceso isométrico ( Volumen constante)
No hay variación de volumen, por lo tanto
el trabajo es cero.
W=0
b) Para un proceso isobárico ( Presión constante)
Hay variación del volumen a una presión constante.
integrando la formula queda:
W=p(vB-vA)
5. c) Para un proceso isotérmico (Temperatura constante)
La curva p=cte/V que representa la transformación en un diagrama p-Ves una
hipérbola cuyas asíntotas son los ejes coordenados.
d) Para un proceso politrópico
La relación entre la presión y el volumen durante un proceso de expansión o
compresión también puede describirse analíticamente. Un ejemplo de ello se
tiene con la expresión.
, (1)
Donde el valor de n es una constante para el proceso considerado. Un proceso
cuasiestático descrito por tal expresión recibe el nombre de proceso
politrópico.
Sustituyendo en la ecuación y calculando la
integral
(2)
La constante en esta expresión puede calcularse en cada uno de los estados
extremos: .
Así, la expresión del trabajo resulta ser
(3)
6. Calor:
Se debe distinguir desde un principio claramente entre los conceptos de calor y
energía interna de un objeto. El calor, (símbolo Q), se define como la energía cinética
total de todos los átomos o moléculas de una sustancia. El concepto de calor, se usa
para describir la energía que se transfiere de un lugar a otro, es decir flujo de calor es
una transferencia de energía que se produce únicamente como consecuencia de las
diferencias de temperatura.
“Calor: transferencia de energía
en forma microscópica y desordenada”.
Métodos de trasferencia de calor
El calor se transfiere de tres maneras diferentes: Conducción, Convección y Radiación.
Conducción: Es la transferencia de calor de partícula a partícula de una sustancia sin
movimiento de esas partículas entre sí. Este fenómeno tiene lugar en sólidos y en
algunos casos en líquidos y gaseosos.
Convección: Es la transferencia de calor a través de un fluidos líquido y gases, ya que
los sólidos no son fluidos.
Radiación: Es una onda de calor y su movimiento es igual al de la luna, a excepción de
la onda puede ser visto no requiere de ningún medio para propagarla.
Energía interna:
La energía interna es la energía que tiene una sustancia debido a su temperatura. La
energía interna de un gas es esencialmente su energía cinética en escala microscópica:
mientras mayor sea la temperatura del gas, mayor será su energía interna. Pero
también puede haber transferencia de energía entre dos sistemas, aún cuando no
haya flujo de calor. Por ejemplo, cuando un objeto resbala sobre una superficie hasta
detenerse por efecto de la fricción, su energía cinética se transforma en energía
interna que se reparte entre la superficie y el objeto (y aumentan su temperatura)
debido al trabajo mecánico realizado, que le agrega energía al sistema. Estos cambios
de energía interna se miden por los cambios de temperatura.
7. Calculo del calor.
Integrando se obtiene:
Donde E2 y E1 son los valores Final e inicial de la energía en la masa de control.
Nota: La primera ley de la termodinámica establece que la energía se conserva y que
la Eentrada= Esalida + ΔEalmacenada.
Energía interna
Es la energía almacenada en un cuerpo o sustancia en virtud de la actividad y
configuración de sus moléculas y de las vibraciones dentro de ellas,(Propiedades
Extensivas), se representa con la letra “U”
Energía Potencial
Se define como el trabajo de la fuerza de gravedad para mover un cuerpo desde una
elevación de referencia a otra, se representa con el símbolo “EP”
Integrando se obtiene:
Energía cinética
Se define como el trabajo de una fuerza para mover un cuerpo horizontalmente desde
un punto de referencia a otro, se puede representar el símbolo “EC”
8. Donde V= Velocidad de desplazamiento.
Integrando se obtiene:
Ecuación General de la primera ley de la termodinámica en sistemas cerrados
Donde:
ΔE = ΔU + ΔEC + ΔEP
Sustituyendo las formulas de cada tipo de energía la formula general nos queda: ç
Ecuación General de la primera ley de la termodinámica en sistemas abiertos.
Esta ecuación nos refleja que la energía acumulada en un sistema debe ser igual a la
diferencia entre la energía de salida menos la energía de entrada. La ecuación de la
conservación de la energía es un balance entre la variación temporal de energía en el
volumen de control y la rapidez a la que se transporta dicha energía por los diversos
mecanismo. Por lo que la ecuación anterior incluye la energía ℓ que incluye la energía
interna U la energía cinética y la energía potencial gravitatoria de la corriente del flujo,
en este caso:
9. Incluyendo esta relación en la formula principal, nos queda:
Esta es la ecuación general en forma de la variación temporal para un volumen de
control con una entrada y una salida con un flujo unidimensional.
Proceso de flujo permanente (Estable)
En ingeniería un gran número de dispositivos tales como turbinas, compresores y
toberas operan durante largos periodos durante las mismas condiciones y se clasifican
como dispositivos de flujo permanente. Los procesos que implican dispositivos de flujo
permanente son representados por un proceso un poco idealizado denominado
proceso de flujo permanente. Es un proceso de este tipo de propiedades del fluido
cambian de un punto a otro dentro del volumen de control. Pero en cualquier punto
fijo permanecerá en iguales condiciones durante todo el proceso.
Un proceso de flujo permanente se caracteriza por lo siguiente:
1. −Ninguna propiedad (intensiva o extensiva) dentro del volumen de control
cambia con el tiempo. De modo que el volumen, la masa y el contenido de
energía total del volumen de control permanecen constantes durante el
proceso de flujo permanente.
2. Ninguna propiedad cambia en la frontera del volumen de control con el
tiempo. Así, las propiedades del fluido en una entrada y en una salida
permanecerán iguales durante todo el proceso. No obstante, las propiedades
pueden ser diferentes en distintas aberturas (entradas y salidas. Incluso varían
por toda la sección transversal de una entrada y una salida. Pero todas las
propiedades, incluso la velocidad y la elevación, deben permanecer constantes
con el tiempo en una fija. La conclusión es que la relación de flujo de masa del
fluido en una abertura permanece constante durante un proceso de flujo
permanente.
3. Las interacciones de calor y trabajo entre un sistema de flujo permanente y sus
alrededores no cambian con el tiempo. De modo que la potencia liberada por
un sistema y la relación de transferencia de calor hacia o de un sistema
permanecen constantes durante un proceso de flujo permanente.
10. Proceso de flujo no permanente (No Estable)
Durante un proceso de flujo permanente, no ocurren cambios dentro del VC, por ello
no es necesario preocuparse de lo que pasa dentro de las fronteras. No distraerse con
los cambios dentro del volumen de control con el tiempo significa en gran medida el
análisis; sin embargo, muchos procesos de interés implican cambios dentro del
volumen de control con el tiempo. Dichos procesos se llaman procesos de flujo
permanente, o de flujo transitorio.
Las relaciones de flujo permanente desarrolladas anteriormente no se aplican a esos
procesos. Cuando se analiza un proceso de flujo no permanente es importante seguir
de cerca los contenidos de masa y de energía del volumen de control, así como las
interacciones de energía a través de la frontera.
Algunos procesos de flujo no permanente son la carga de recipientes rígidos a partir de
líneas de alimentación, la descarga de un fluido en un recipiente a presión, el
accionamiento de una turbina de gas con el aire presurizado almacenado en un
contenedor, el inflado de llantas o balones o incluso cocinar con una olla de presión
ordinaria. A diferencia de los procesos de flujo permanente los de flujo no permanente
empiezan y no terminan a lo largo de un periodo de tiempo finito en vez de continuar
indefinidamente. Por ello, a continuación se trataron los cambios que ocurren durante
un intervalo de tiempo _t en lugar de los relativos a la relación de cambios (cambio por
unidad de tiempo).En algunos aspectos un sistema de flujo no permanente es similar a
un sistema cerrado excepto en que la masa de las fronteras del sistema no permanece
constante durante un proceso, otra diferencia es que los primeros están fijos en el
espacio, en tamaño y forma, en tanto que los no permanentes no lo están. Estos
pueden ser uniformes, pero pueden incluir fronteras móviles, y por ello, trabajo de la
frontera
Dispositivos de ingeniería
1) Toberas y Difusores
Son utilizados comúnmente en maquinas de chorro, cohetes, naves espaciales
e incluso mangueras de jardín. Una tobera es un dispositivo que aumenta la
velocidad de un fluido a extensas de la presión. Un difusor es un dispositivo que
aumenta la presión de u fluido retardándolo, las toberas y los difusores
efectúan tareas opuestas. El área de la sección transversal de una tobera
11. disminuye en la dirección del flujo en el caso de fluidos subsónicos y aumenta
cuando se trata de fluidos supersónicos. Lo contrario es cierto para difusores.
Ecuación general de la primera ley para una tobera:
2) Turbinas y Compresores
En las centrales de potencia de vapor, gas o hidroeléctricas, el dispositivo que
acciona el generador eléctrico es la turbina. Cuando el fluido pasa por la turbina
ejerce trabajo sobre los alabes que están unidos al eje .En consecuencia el eje
gira y la turbina produce trabajo. El trabajo realizado en una turbina es positivo
puesto que lo realiza el fluido, Los compresores así como las bombas y los
ventiladores son dispositivos útiles para aumentar la presión del fluido. El
trabajo es suministrado a estos dispositivos por una fuente externa mediante
un eje rotatorio. Por consiguiente el termino trabajo para todos estos
dispositivos es negativo, puesto que el trabajo se realiza sobre el fluido. Aunque
estos tres dispositivos funcionan de manera similar difieren en las tareas que
efectúan. Un ventilador aumenta la presión de un gas casi siempre es utilizado
para mover el medio en torno a un gas. Un compresor es capaz de comprimir
gas a presiones muy altas. Las bombas trabajan de una manera muy similar a
los compresores salvo que estas manejan líquidos en lugar de gases.
Ecuación general de la primera ley para una turbina:
3) Válvulas de estrangulamiento
Son cualquier tipo de dispositivos de restricción de flujo que ocasione un
descenso significativo en la presión del fluido. Algunos ejemplos son las válvulas
ajustables ordinarias, los tubos capilares y los obturadores porosos. A
diferencia de las turbinas, producen una disminución de presión sin implicar
ningún trabajo. A menudo la reducción de presión en el fluido se acompaña con
un gran descenso en la temperatura, y por eso los dispositivos de
estrangulamiento son usados en aplicaciones de refrigeración y de
reacondicionamiento de aire. La magnitud de la disminución de la temperatura
12. (o algunas veces el aumento de temperatura durante un proceso de
estrangulamiento está regida por una propiedad llamada coeficiente de
Joule−Thompson. Las válvulas de estrangulamiento son dispositivos pequeños y
puede suponerse que el flujo a través de ellos será adiabático (q0) puesto que
no hay ni tiempo suficiente ni área lo bastante grande para que ocurra alguna
transferencia de calor efectiva. Además, no se efectúa trabajo (W = 0) y el
cambio en la energía potencial, si es que ocurre es muy pequeño. Aun cuando
la velocidad de salida es a menudo considerablemente más alta que la
velocidad de entrada en muchos casos, el aumento de energía cinética es
insignificante
4) Mezcladores
Son dispositivos que se utilizan para mezclar diferente componentes en un
sistema cerrado para tener en un tiempo determinado un componente o
sustancia final. Está compuesto por el tanque o contenedor y por el equipo
mezclador que puede ser de paletas, hélices, entre otros.
5) Tanques
Recipiente, generalmente de gran tamaño y cerrado, que sirve para contener líquidos
o gases. Pueden contener diferentes tipos de fluidos y en diferentes estados.
13. Ejercicios resueltos:
1) Un conjunto pistón y cilindro contiene 5kg de agua a 100 °C con una calidad de
20% el pistón de 75 kg descansa sobre unos topes como muestra en la figura, la
presión exterior es de 100Kpa y el área del cilindro es de 24.5 cm2
. Se adiciona
calor hasta que el agua alcanza un estado de vapor saturado. Determine el
volumen inicial, la presión final, el trabajo y la trasferencia de calor.
Estado 1: Liquido – Vapor Estado 2 : Vapor saturado
V=? mg= m2 = 5kg
T1= 100°C P2=?
X=20% W=?, Q=?
Solución:
Nótese que al principio, el contenido del cilindro es una mezcla de vapor con agua y es
decir, está en pleno proceso de evaporación del liquido, este es el estado 1, al
trascurrir un tiempo el agua se termina de evaporar (Cambio de fase) pasando a un
estado 2 en donde solo se encuentra vapor saturado, cambiando sus propiedades
como presión, volumen. Recordemos que el proceso de cambio de estado
(evaporación) se lleva a temperatura constante.
GAS
H2O
Pe
mH2O= 5kg
mPiston= 75 kg
14. a) Volumen inicial
Para determinar el Volumen inicial es decir el volumen que ocupa la mezcla en el
estado 1 se utiliza la formula de volumen especifico.
Donde = Volumen especifico
V = Volumen
m = Masa
Despejamos el volumen y la formula nos queda:
Como podemos ver se necesita la masa del estado 1 y el volumen especifico, la masa
del estado 1 es la masa de la mezcla que equivale a 5kg. Por tabla de las propiedades
del agua a 100°C buscamos los valores de Vg y Vf por ser una mezcla
A 100°C Vg = 1.6729 m3
/kg ; Vf = 0.001044 m3
/kg
Para determinar el volumen específico de la mezcla utilizamos la formula:
Sustituyendo los valores nos queda:
Al tener el valor del volumen especifico, solo nos queda multiplicarlo por la masa para
así conocer el valor del volumen del estado uno.
V= 1.67m3
b) Presión final
La presión del estado 2 o final es la suma de la presión del vapor saturado contenido
dentro del cilindro, y para poder determinarla se toma en cuenta la presión
atmosférica mas la presión q está ejerciendo el pistón a el gas.
P2= Patm + Ppiston
La presión atm = 100Kpa
La presión del pistón se determina por la formula:
15. Donde: P= presión, F= Fuerza ejercida por el pistón, A= Área del pistón
Apiston= 24.5 cm2
= 2.45x10 -3
m2
La fuerza ejercida por el pistón se calcula a partir del peso del mismo, es decir:
F= mpiston .g
Donde: mpiston = Masa del piston ; g= gravedad
Sustituyendo los valores nos queda:
P2= 100Kpa + 300 Kpa = 400Kpa
c) Trabajo
Como el proceso de cambio de estado se lleva a temperatura constante, entonces el
proceso se considera isotérmico por lo que la formula de trabajo es :
Como se puede observar, tenemos casi todas las variables definidas, solo nos faltaría el
volumen del estado 2, (Vapor saturado), el cual se busca con la formula de volumen
especifico de la misma manera que con el volumen del estado 1
El valor del Vg se busca por tabla de saturación a 400Kpa
Vg = 0.465 m3
/kg
m 2= m1 ya que es un sistema cerrado, por lo cual no se adiciona o pierde masa m2=
5kg
16. Ahora que se tienes todas las variables se sustituyen los valores en la formula de
trabajo:
= 55.11 KJ
d) Transferencia de calor:
Para determinar el calor transferido en el proceso se utiliza la formula general de la
primera ley :
Al hacer el análisis correspondiente al sistema, se puede observar que no existe
presencia ni de energía potencial ni de energía cinética, anulando estas energías la
formula nos queda:
El calor es igual a la diferencia de energía interna más el trabajo.
Para determinar la energía interna del estado 1 (Mezcla) se utiliza la formula:
Por tabla a 100 °C Uf= 418, 91 Kj / Kg; Ug= 2506 Kj/kg
836, 32 KJ/Kg
Como necesitamos la energía interna en unidades de energías únicamente (KJ) se
multiplica por la masa para cancelar las unidades de Kg
U1=
U1= 836,32 KJ/Kg. 5 Kg = 4181.6 KJ
17. Para determinar la energía interna del estado dos, hay que tomar en cuenta que el
estado dos es vapor saturado, a 400 Kpa, por lo que utilizamos las tablas de saturación
a esta presión y buscamos el valor de la energía interna Ug
A 400Kpa Ug = 2553,6KJ/Kg
Como necesitamos la energía interna en unidades de energías únicamente (KJ) se
multiplica por la masa para cancelar las unidades de Kg
U2=
U2= 2553,65 KJ/Kg. 5 Kg = 12768,2 KJ/Kg
Al tener los valores de las energías internas se sustituyen los valores en la formula de
calor de la primera ley de la termodinámica:
= 8641,51 KJ
Q= 8641,51 KJ.
18. 2) Un cilindro provisto de un pistón, tiene un volumen de 0.1 m2
y contiene 0.5 kg
de vapor a 0.4 MPa . Se transfiere calor al vapor hasta que la temperatura es de
300 °C mientras que la presión permanece constante. Determine la
transferencia de calor y el trabajo en el proceso.
Estado 1 Estado 2
V1= 0.1 m3
T2= 300°C
m g= 0.5 Kg P2= 0.4 MPa
P1= 0.4 MPa m2= m1
W=? Q=?
a) Trabajo
Como es un proceso isobárico (Presión constante) la formula de trabajo es:
W=p(v2-v1)
Tenemos la presión, y el volumen inicial, pero tenemos q calcular el volumen final es
decir del estado 2 (Vapor sobrecalentado), utilizando el volumen especifico
determinado en la tabla.
En la tabla de vapor sobrecalentado, a 300°C y 0.4MPa el valor del volumen especifico
es: V€= 0.6548 m3
/Kg
V2= V€ . m = 0.6548 m3
/Kg . 0.5 kg
V2= 0.32741 m3
Vapor
19. Sustituimos el valor del volumen en la formula de trabajo:
W=0.4MPa (0.32741 m3
- 0.1 m3
)= 0.0909 MJ
Para llevar el resultado a kJ se multiplica por 1000 W= 90.97 KJ
b) Calor
Utilizamos la ecuación general de primera ley de la termodinámica,
Al hacer el análisis correspondiente al sistema, se puede observar que no existe
presencia ni de energía potencial ni de energía cinética, anulando estas energías la
formula nos queda:
Para determinar la energía interna del estado 1, se busca por tabla de saturación a una
presión de 0.6 MPa
Ug= U1= 2553.6 KJ/Kg
Se multiplica por la masa para cancelar los kilogramos
U1= 2553.6 KJ/Kg . 0.5 Kg = 1276.8 KJ
Para determinar la energía interna del estado 2, se busca por tabla de Vapor
sobrecalentado a una presión de 0.4 MPa y una temperatura de 300°C
U2 = 2804.8 KJ/Kg
Se multiplica por la masa para cancelar los kilogramos
U2= 1402. 4KJ
20. 3) Una turbina de vapor de agua funciona entre unas condiciones de entrada de
30 bar, 400 °C a 160 m/s y una salida correspondiente a vapor saturado a 0.7
bar y una velocidad de 100 m/s. El flujo másico es de 1200 kg/min, y la potencia
de salida es de 10800 KW. Determinar la magnitud y el sentido del calor
transferidos en KJ / min, si la variación de energía potencial es despreciable.
Solución: Una turbina de vapor de agua funciona en un régimen estacionario.
Se conocen los estados iniciales y finales y la potencia generada, por la tanto la
única incógnita en la ecuación es el flujo de calor.
Si se supone que es un régimen estacionario, entonces la concentración de energía es
cero dE/dt = 0 y la entrada y saluda del flujo másico es constante es decir m1= m2=msist.
Como la energía potencial es despreciable la ecuación de la conservación de la energía
resulta:
Despejando la tasa de calor de la ecuación, esta nos queda:
Como ya conocemos todas las variables, solo faltaría conocer los valores de las
entalpia de entrada y la entalpia de salida. Puesto que la temperatura de saturación es
de a 30 bar es de 233.9°C, el estado inicial es de 400 °C el cual es vapor
sobrecalentado, entonces en la tabla de vapor sobrecalentado a 30 bar(3MPa) y 400°C,
la entalpia es: h1= 3230.9KJ/Kg. Para el estado final es vapor saturado, por lo tanto en
la tabla de saturación a 0.7 bar la entalpia es h2= 2660KJ/kg. El flujo másico de 1200
Kg/ mim es equivalente a 20Kg/sg y la potencia es de 10800KJ/sg. Sustituyendo los
valores el balance resulta: