Procesos y tipos de procesos termodinamicos
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  • 1. • Trabajo mecánico y calor• Procesos reversibles.
  • 2. TRABAJO
  • 3. Entendemos por trabajar a cualquier acción que supone un esfuerzo. En Física elconcepto de trabajo se aplica exclusivamente a aquellas acciones cuyo efecto inmediatoes un movimiento.TrabajoFTRABAJOEs una Magnitud Escalar.El trabajo efectuado por una fuerza aplicada durante un cierto desplazamiento se define como elproducto escalar del vector fuerza por el vector desplazamiento.rFW
  • 4. TrabajoUnidadesrFWNewtonF 1metror 1……………………(1)…………………(2)………..………(3)Remplazando las ecuaciones (3) y (2) en la ecuación 1JouleNmmetroNewtonW 1111En el Sistema Internacional, es el JOULE (newton por metro).Unidades para trabajoS.I.= Joule = (N · m)C.G.S.=Ergios =(dina· cm)
  • 5. El producto de se denomina fuerza efectiva , yes la proyección de la fuerza en dirección deldesplazamiento, es decir:)cos(FF)(Fsen)cos(FrFW)cos(Trabajo
  • 6. TrabajoO sea el cargar el peso de la mochilahorizontalmente, no se hace trabajo,porque la fuerza (el peso) y eldesplazamiento sonperpendiculares.FuerzaDesplazamientoFuerzaDesplazamientorFW)cos()1)(90cos(100 mNW0)1)(0(100 mNWEjemplo:Si el cuerpo se desplaza horizontalmente (1 metro) y se ejerceun trabajo perpendicular a ella (100 newton), el trabajorealizado por esta fuerza es:
  • 7. NULOPOSITIVONEGATIVOF y Xsentido contrarioF y Xmismo sentidoF y Xperpendiculares.POSIBILIDADES PARA ELTRABAJO MECÁNICOTrabajo (posibilidades)
  • 8. CalorEl calorCaracterísticasEfectos- Dilatación y concentración- Cambios de estadoPropagación- Conducción- Convección- rediciónProcesos-Isotérmicos- Isobáricos- Isofónicos- Adiabáticos
  • 9. El calor es definido como algo que es transferido entre 2 sistemas a causa ensu diferencia en temperaturas. Los métodos por lo cual se transmite el calor esla 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 latemperatura de un gramo de agua a presión atmosférica constante desde 14.5grados a 15.5 grados, por su definición es también llamada caloría-gramo. Osu 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, ydefinida como la cantidad de calor requerida para elevar la temperatura deuna libra de agua a presión atmosférica constante desde 63 grados a 64gradosFahrenheit.Calor
  • 10. Transferencia decalor1 julio (J)equivale a0,24 calorías (cal)El calor es la energía que setransfiere de un cuerpo a otrocuando están en contactoy a diferente temperatura.Calor ¿Qué es?
  • 11. La velocidad de laspartículas del cuerpoaumenta al recibir energía(calor)El aumento es mayor cuantomás calor recibael cuerpoEl aumento es mayor cuantomenor es el número departículas del cuerpo100 ºC 600 ºC 100 ºC 1200 ºC 100 ºC 900 ºCAgitación térmica Cada partícula tieneenergía cinética (Ec)Mide la cantidadde energía internaLa suma de las Ec equivale ala energía internaLa llamaes másintensaLa barraes másfinaCalor : energía interna
  • 12. Cuando el aire sedilata, aumenta suvolumen y hacesaltar el tapónLa dilatación delmercurio permite medirla temperaturaLas uniones entre partículasson más débilesSe dilatan más quelos sólidosPartículas estrechamenteunidas. Son los que menosse dilatanSólidos Líquidos GasesJunta dedilataciónCalor : dilatación
  • 13. SólidoLíquidoGasCambios progresivosCambios regresivosCambios de estado
  • 14. Las partículasaumentan suenergía cinéticaPartículas delsólidoCalor: conducciónEs un mecanismo de transferenciade energía térmica entre dossistemas basado en el contactodirecto de sus partículas.
  • 15. Partículas del gasPartículas del líquidoCorrientes de convecciónCalor: convecciónse caracteriza porquese produce porintermedio de unfluido (aire, agua)que transporta elcalor entre zonas condiferentestemperaturas.
  • 16. A mayor temperatura, mayores la energía radiante emitidaInvernaderoRadiaciónsolarRadiaciónemitida porlas plantasCalor: radiaciónLa radiación se da la transferencia decalor sin contacto entre cuerpos.
  • 17. Calor: proceso isotérmicoSi el proceso es Isotérmico, al no haber cambio detemperatura, 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 querecibe el sistema debe ser transformada en trabajoQ=W
  • 18. Calor: proceso isobáricoSi el proceso es Isobárico se efectúa a presión constante.El calor puede entrar o Salir y el trabajo mecánico secalcula 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 ningúnsentido, W=0. Ello se debe a que no hay variación devolumen, lo cual provoca que todo el calor recibidoincremente su energía interna, Ei, y por lo consiguientesu temperatura y presión.Calor: proceso isocorico
  • 20. Calor: proceso adiabáticoSi durante un proceso no se subministra ni seremueve calor de un sistema, se dice que el sistemacumple un procesos adiabático, ejemplo:Si durante un proceso se añade 10 kcal a un sistemaQ= +10 kcal, indicamos con el signo positivo que seha subministrado calor al sistema. Si seremoviesen del sistema 10 kcal: Q= -10 kcal.
  • 21. Procesos reversiblesProcesosreversiblesUn procesos reversible puede ser definido como aqueldurante el cual:a. Ninguna parte del sistema o su medioalrededor se diferencia de un estado deequilibrio por mas que una cantidadinfinitesimal.b. No ocurre ninguna clase de fricción.
  • 22. Procesos reversiblesProcesos reversiblesPara satisfacer el primero de los requerimientoses 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 apropiadamentebalanceadas.3. Que las fuerzas ejercidas por el sistema sobre su medio alrededor sea muyaproximadamente 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 aproximadamenteuniforme.
  • 23. Procesos reversiblesOtro tipo de proceso interesante es el llamadoPROCESO INTERNAMENTE REVERSIBLE.Es aquel en el que:Procesos reversiblesa. El sistema en si se comportaexactamente como lo haría si todo elproceso fuera reversible.b. Ocurren irreversibilidades ( fricción ydesviaciones finitas del equilibrio ) en elmedio que lo rodea.
  • 24. Procesos reversibles y trabajoProcesos reversibles y trabajoSe puede definir como almacén de calor a cualquier cuerpo que esta a temperatura uniforme yes de tamaño tal que la transferencia de una cantidad finita de calor adentro o afuera de el noproduce un cambio perceptible en su temperatura, ejemplo: la atmósfera o un gran lagopueden ser considerados como almacenes de calor, puesto que la adición o remoción decantidades de calor moderadas no afectara su temperatura.Consideremos un sistema consistente en un gas confinadodentro de un cilindro equipado con un émbolo y supongamosque el cilindro esta en contacto con un almacén de calor.Si la temperatura del gas se eleva sobre la temperatura del almacénfluirá calor del gas al almacén, o al contrario si la temperatura del gasdesciende con respecto a la del almacén.- Puede hacerse que el gas atraviese por tales cambios de temperaturacomprimiéndolo o expansionándolo y haciéndole que efectué untrabajo.- Una manera de comprimir el gas es colocar una pesa adicional, sobreel émbolo.