CAPITULO 1

CAPITULO 1

La transferencia de energía siempre se produce del medio que tiene la temperatura más elevada hacia el de temperatura más baja y esa transferencia se detiene cuando ambos alcanzan la misma temperatura.

El requisito básico para la transferencia de calor es la presencia de una diferencia de temperatura. No puede haber transferencia neta de calor entre dos medios que están a la mismatemperatura. La diferencia de temperatura es la fuerza impulsora para la transferencia de calor, precisamente como la diferencia de tensión es la fuerza impulsora para el flujo de corriente eléctrica y la diferencia de presión es la fuerza impulsora para el flujo de fluidos. La velocidad de la transferencia de calor en cierta dirección depende de la magnitud del gradiente de temperatura (ladiferencia de temperatura por unidad de longitud o la razón de cambio de la temperatura en esa dirección). A mayor gradiente de temperatura, mayor es la razón de la transferencia de calor.

Se puede considerar la energía interna como la suma de las energías cinética y potencial de las moléculas. La parte de la energía interna de un sistema que está asociada con la energía cinética de las moléculas seconoce como energía sensible o calor sensible. La velocidad promedio y el grado de actividad de las moléculas son proporcionales a la temperatura. Por consiguiente, en temperaturas más elevadas, las moléculas poseen una energía cinética más alta y, como resultado, el sistema tiene una energía interna también más alta.

La energía interna también se asocia con las fuerzas que ejercen entre sí lasmoléculas de un sistema. Estas fuerzas ligan a las moléculas mutuamente y, como sería de esperar, son más fuertes en los sólidos y más débiles en los gases. Si se agrega energía suficiente a las moléculas de un sólido o de un líquido, vencerán estas fuerzas moleculares y, simplemente, se separarán pasando el sistema a ser gas. Éste es un proceso de cambio de fase y, debido a esta energía agregada, unsistema en fase gaseosa se encuentra en un nivel más alto de energía interna que si estuviera en fase sólida o líquida. La energía interna asociada con la fase de un sistema se llama energía latente o calor latente. Los cambios mencionados en el párrafo anterior pueden ocurrir sin un cambio en la composición química de un sistema.

El calor específico se define como la energía requerida para elevaren un grado la temperatura de una unidad de masa de una sustancia Suele tenerse interés en dos tipos de calores específicos: el calor específico a volumen constante, cv, y el calor específico a presión constante, cp. El calor específico a volumen constante, cv, se puede concebir como la energía requerida para elevar en un grado la temperatura de una unidad de masa de una sustancia mientras elvolumen se mantiene constante. La energía requerida para hacer lo mismo cuando la presión se mantiene constante es el calor específico a presión constante, cp. El calor específico a presión constante, cp, es mayor que cv porque, en esta condición, se permite que el sistema se expanda y porque la energía para este trabajo de expansión también debe suministrarse al sistema. Para los gases ideales,estos calores específicos están relacionados entre sí por cp _ cv _ R.

En general, los calores específicos de una sustancia dependen de dos propiedades independientes, como la temperatura y la presión. Sin embargo, para un gas ideal sólo dependen de la temperatura. A bajas presiones todos los gases reales se aproximan al comportamiento del gas ideal y, por lo tanto, sus calores específicos sólodependen de la temperatura.

Una sustancia cuyo volumen específico (o densidad específica) no cambia con la temperatura o la presión se conoce como sustancia incompresible. Los volúmenes específicos de los sólidos y los líquidos permanecen constantes durante un proceso y, por lo tanto, se pueden aproximar como sustancias incompresibles sin mucho sacrificio en la exactitud. Los calores específicos a...