Conservación de energía, entropía y número de

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Conservación de energía, entropía y número de

  1. 1. Conservación de la energía• La cantidad total de energía en cualquier sistema físico aislado (sininteracción con ningún otro sistema) permanece invariable con eltiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma deenergía.
  2. 2. 1er ley de la Termodinámica• Al suministrar una determinada cantidad de energía térmica (Q) aun sistema, esta cantidad de energía será igual a la diferencia delincremento de la energía interna del sistema (ΔU) menosel trabajo (W) efectuado por el sistema sobre sus alrededores. ∆U = Q - W
  3. 3. Principio de conservación de la energía mecánica Expresión matemática: Em= Ec + Ep
  4. 4. Energía Cinética Expresión matemática: Ec= ½ m v^2Energia potencial Expresión matemática: Ep= m * g * h
  5. 5. Entropía• La entropía (simbolizada como S) es una magnitud física quepermite, mediante cálculo, determinar la parte de la energía que nopuede utilizarse para producir trabajo.• La palabra entropía procede del griego (ἐντροπία) y significaevolución o transformación. Entropía ≈ Perdida de energía
  6. 6. Entropía • Se define como: “El índice de la cantidad de energía no disponible en un sistema termodinámico dado en un momento de su evolución”. Baja EntropíaSistema cerrado y arena constante(1er ley Termodinámica) Alta Entropía
  7. 7. Entropía• Se relaciona también con el desorden molecular• La entropía y los procesos reversibles e irreversibles
  8. 8. Función• La exigencia del aumento de entropía puede utilizarse para PREDECIR procesos del tipo de:  Reacciones químicas  Transformaciones entre las distintas formas de energía  Sentidos de la transferencia de calor
  9. 9. Ecuación de Gibbs• Puede utilizarse para el calculo de cambios de ENTROPIA de una sustancia. dU = (U/S) dS + (U/V) dV dS= 1/T dU + P/T dV
  10. 10. 2da ley de la Termodinámica• “La energía disponible para el trabajo útil en unsistema en funcionamiento tiende a decrecer,aunque la energía total permanece constante”. 2da ley Termodinámica = Entropía en aumento
  11. 11. Número de ReynoldsIntroducción• Cuando un líquido fluye en un tubo y su velocidad es baja, fluye en líneasparalelas a lo largo del eje del tubo; a este régimen se le conoce como“flujo laminar".• Conforme aumenta la velocidad el flujo se dispersa hasta que adquiere unmovimiento de torbellino en el que se forman corrientes cruzadas yremolinos; a este régimen se le conoce como “flujo turbulento“.
  12. 12. Regímenes de flujo
  13. 13. Número de ReynoldsHistoria• Los diferentes regímenes de flujo y la asignación de valoresnuméricos de cada uno fueron reportados por primera vez porOsborne Reynolds en 1883.
  14. 14. Número de Reynolds• Reynolds observó que el tipo de flujo adquirido por un líquido quefluye dentro de una tubería depende de la velocidad del líquido, eldiámetro de la tubería y de algunas propiedades físicas del fluido.
  15. 15. Número de Reynolds• Número de Reynolds es un número adimensional que relaciona laspropiedades físicas del fluido, su velocidad y la geometría del ducto porel que fluye. Re =
  16. 16. Número de Reynolds• Fórmula según la viscosidad cinemática
  17. 17. Número de Reynolds• Fórmula según el caudal
  18. 18. Número de Reynolds• Generalmente cuando el numero de Reynolds se encuentra por debajode 2100 se sabe que el flujo es laminar, el intervalo entre 2100 y 4000 seconsidera como flujo de transición y para valores mayores de 4000 seconsidera como flujo turbulento.
  19. 19. Número de Reynolds
  20. 20. Número de Reynolds
  21. 21. Número de ReynoldsDiagrama de Moody: coeficiente de fricción en función del número de Reynolds para distintos valores de rugosidad relativa
  22. 22. Ejercicios

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