Balances_de_Energia_1_ 28

BALANCES DE ENERGÍA
INTRODUCCIÓN Y PRINCIPIOS BÁSICOS
Dra. Claudia Ulloa Tesser
28 10 13
28.10.13

Contenidos
™El concepto de energía
™Calor, trabajo y radiación
™Formas de Energía
™Formas de Energía
™Sistemas de Unidades. Unidades de energía y 
potencia
™Primera Ley de la Termodinámica
™Primera 
Ley de la Termodinámica
™Sistemas abiertos y cerrados¿Qué significa realmente el concepto de energía?
g
p
g
• El estudio de la naturaleza se basa 
en dos abstracciones: MATERIA Y 
ENERGÍA
– Materia: Aspecto pasivo, denso de la 
naturaleza. Tiene masa, ocupa lugar 
en el espacio (tiene dimensiones)
en el espacio (tiene dimensiones), 
está sujeta a la gravedad
– Energía: Aspecto activo (muta, se 
transfiere)

• Materia y Energía no son 
realidades separadas Todo es
realidades separadas. Todo es energía (Bosón de Higgs!)
• Todos los procesos naturales que 
acontecen en la materia pueden 
desc b se e u c ó de as
describirse en función de las 
transformaciones energéticas que 
tienen lugar en ella

LA ENERGÍA ESTÁ EN CONSTANTE PROCESO DE 
TRANSFORMACIÓN Y TRANSFERENCIA, 
COMO SE TRANSFIERE?, COMO SE TRANSFORMA?

Energía y sistemas materiales
•EEn física clásica y en termodinámica se define la energía como 
fí i
lá i
t
di á i
d fi l
í
la capacidad que tiene la materia de transferir (en ambos 
sentidos) calor, realizar un trabajo o emitir radiación 
electromagnética
l t
éti
En la medida que la materia transfiere calor o trabajo su 
la medida que la materia transfiere calor o trabajo su
• En
energía total disminuye (y viceversa en el sentido contrario)
•Pero la del Universo se mantiene constante…
• ¿Qué son calor, radiación y trabajo?, ¿Son formas de energía?
¿Qué son calor radiación y trabajo? ¿Son formas de energía?
– Son formas de transferir energía de un sistema a otro
– Estos conceptos son la base de la Primera Ley de la Termodinámica

Trabajo
• Los diccionarios definen la energía como 
p
p
j (
“capacidad para realizar trabajo” (definición 
claramente incompleta)
•En física, el trabajo (W) significa vencer algún 
,
j ( ) g
g
tipo de resistencia aplicando una fuerza (F) 
que permita recorrer una determinada 
distancia (d):
W=F.d

• EEn este caso, la energía sería el poder para 
l
í
í l d
trasladar la masa esa distancia (trabajo)
• Vencer fuerza de la gravedad al levantar un 
objeto, acercar dos cargas eléctricas de un 
j ,
g
mismo signo, etc

Calor

•El calor es la forma 
mediante la cual la 
energía que se transfiere 
entre dos cuerpos como
entre dos cuerpos como 
consecuencia de su 
diferencia de temperatura
diferencia de temperatura
T2

T1
Calor

T1>T2

R di ió
Radiación
• La vida en la Tierra es posible gracias al Sol
La vida en la Tierra es posible gracias al Sol
• De hecho TODAS  las formas de energía provienen del sol
•La energía del sol llega al planeta bajo la forma de un amplio espectro de 
ondas de diferente intensidad, lo que denominamos radiación solar
– Muchas de estas ondas son benignas (ondas de radio, radiación visible)
M h d
d
b i
( d d
di
di ió i ibl )
– Otras dañinas (Rayos Ultravioleta)

• TTodo cuerpo emite radiación dependiendo de su temperatura y 
d
it
di ió d
di d d
t
t
emisividad
• A diferencia del calor, puede transferirse en el vacíoEl Concepto de energía
El Concepto de energía
Definición cualitativa:
Definición cualitativa:
La energía es una propiedad de la materia que puede 
La
energía es una propiedad de la materia que puede
ser convertida y transferida en forma de trabajo, 
radiación y calor
Trabajo, radiación y calor son formas palpables 
de energía
Analogía: 
$ en el banco= energíaEntradas y salidas de dinero: calor/trabajo/radiación

• En consecuencia, el calor es una propiedad potencial de la 
materia que para que sea útil debe ser transferida (¿de que 
me sirve la plata en el banco si no la uso?). o mismo ocurre
me sirve la plata en el banco si no la uso?). Lo mismo ocurre 
con el trabajo (¿de que me sirve tener fuerza o capacidades si 
no las utilizo?)
•...