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EL TRABAJO EN TERMODINÁMICA |
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La termodinámica estudia los cambios de energía que tiene lugar en la transmisión de
calor y realización del trabajo. Se rige por dos Principios fundamentales:
1º Principio de la T. El primer Principio es una generalización del Principio de la conservación de la energía. "Cualquiera que sea la transformación que experimente un sistema, la cantidad AQ de calor que el sistema recibe, se invierte en parte en realizar un trabajo exterior AT, y el resto es absorbido por el sistema para aumentar su própia energía interna AV; | ||||||||||||||||||||||||||
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AQ = AT + AV (A= incrementos)
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2º Principio El primer Principio de la Termodinámica nos indica la posibilidad de que un proceso se realice o no, de acuerdo con la conservación de la energía. Niega la posibilidad de crear o destruir la energía. El segundo Principio establece el sentido en el que se produce el proceso si éste se realiza espontáneamente. Niega la posibilidad de utilizar la energía de cualquier forma. Así, el calor pasa siempre de los cuerpos calientes a los cuerpos fríos hasta igualar la tº. El proceso inverso no se realiza, a pesar de no estar en contradicción con el Principio de consevación de la energía. | ||||||||||||||||||||||||||
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Equivalencia entre energía y calor |
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La relación cuantitativa entre dichas unidades fué establecida por primera vez por Joule
en 1843. Demostró experimentalmente que cada vez que una cantidad determinada de energía
mecánica se convertía en calor se desarrollaba siempre la misma cantidad de éste. Se
establecío de manera definitiva la equivalencia entre calor y trabajo mecánico como dos
formas de energía. Actualmente el equivalente mecánico del calor se mide con precisión
calculando la energía eléctrica necearia para elevar 1ºC la t. de uan masa de agua
contenida en un calorímetro. El resultado es: | ||||||||||||||||||||||||||
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1 caloria = 4,184 J 1 Julio = 0,239 cal | ||||||||||||||||||||||||||
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Definiciones básicas |
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MÁQUINA TÉRMICA Es todo artefacto que, funcionando cíclicamente, transforma el calor en trabajo, utilizando dos fuentes de calor de distinta temperatura. Se llama eficacia o rendimiento de una maq. térmica a la relación entreel trabajo neto realizado por ella durante un ciclo y la cantidad de calor que ha recibido de la fuente caliente: | ||||||||||||||||||||||||||
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R = T / Q1 = Q1-Q2 / Q1 < 1 | ||||||||||||||||||||||||||
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CALOR ESPECÍFICO Es el calor necesario para elevar un grado la temperatura t de un kilo de un cuerpo cualquiera. Se expresa en calorias y es independiente de la temperatura de dicho cuerpo. Puede varíar en valor debido a las condiciones del sistema. | ||||||||||||||||||||||||||
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TRANSMISIÓN DE CALOR Es la diferencia de temperatura que existe entre dos cuerpos, (el que emite calor y el que lo recibe), necesariamente se ha tenido que producir una transmisión de calor entre ambos que depende de la naturaleza de los mismos y de las condiciones del medio en que se ha verificado esta. La transmisión de calor puede realizarse por CONDUCCIÓN o conductibilidad, cuando tiene lugar directamente entre el estado vibratorio de las moléculas del otro, permaneciendo durante esa transmisión invariable la posición relativa de las mismas. Se realiza la transmisión por CONVECCIÓN cuando ésta tiene lugar entre un cuerpo sólido, siendo el otro un fluído que, al ponerse en contacto con el primero, absorberá de él o le cederá calor, alterando de un modo contínuo la posición relativa de sus moléculas, en un movimiento de aproximación o separación del fluido al cuerpo solido, estableciéndose un transporte de calor en el sentido de la circulación. El calor se transmite por RADIACION entre dos cuerpos de diferente temperatura, hallándose uno en frente de otro, (no en contacto), cuando el estado vibratorio de las moléculas del cuerpo caliente se transmite a las moléculas del otro cuerpo, a través del fluído o medio que los separa. Si un cuerpo de temperatura t1 y superficie S, cede calor a otro cuya t. es t2, la cantidad de calor transmitido en el tiempo I será proporcional a la diferencia de t (t1-t2), de ambos, a la superficie S del cuerpo en cuestión y al tiempo que el que se ha verificado esta transmisión. Si designamos por M a la cantidad de calor cedido, ésta la podremos expresar por la ecuación: M = a x S(t1-t2) x R(en Kcal) , en ella , a es el coeficiente de transmisión de calor, o sea, la cantidad de calor transmitido sobre una superficie de 1 metro cuadrado por 1º C de diferencia de temperaturas y por hora, y vendrá expresado en Kcal/h.m2. ºC, dependiendo, esencialmente este coeficiente, de la naturaleza del cuerpo considerado. Si R = 1 la ecuación pasa a ser M = a x S(t1-t2) en kcal/h , expresión por la que podremos evaluar la cantidad de calorías enmitidas en el caso general de la transmisión de calor. | ||||||||||||||||||||||||||
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CASOS PRÁCTICOS DE TRANSMISIÓN DE CALOR
La transmisión de calor se produce: 1) Por convección y condutibilidad, entre sólidos y fluidos y entre dos fluidos separados por una pared. 2) Por radiación, que tiene lugar entuberías de conducción y radiadores, cediendo éstos calor al aire o fluidos que los rodea. 3) Por convección y radiación entre cuerpos como los del caso anterior.
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