Conceptos De Termodinámica

Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Termodinámica 1 Sección “N” Ing. Esdras Miranda

INVESTIGACIÓN CONCEPTOS DE TERMODINÁMICA

Jorge Luis Valdizón Castañaza Carnet: 2009 - 15257

Guatemala 29 de julio de 2011

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERIA

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA
También conocida como principio de conservación de laenergía para la termodinámica «en realidad el primer principio dice más que una ley de conservación», establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará. Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor como la energía necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajo yenergía interna. Fue propuesta por Nicolas Léonard Sadi Carnot en 1824, en su obra Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego y sobre las máquinas adecuadas para desarrollar esta potencia, en la que expuso los dos primeros principios de la termodinámica. Esta obra fue incomprendida por los científicos de su época, y más tarde fue utilizada por Rudolf Loreto Clausius y Lord Kelvin para formular,de una manera matemática, las bases de la termodinámica. La ecuación general de la conservación de la energía es la siguiente: La forma de transferencia de energía común para todas las ramas de la física -y ampliamente estudiada por éstas- es el trabajo. Dependiendo de la delimitación de los sistemas a estudiar y del enfoque considerado, el trabajo puede ser caracterizado como mecánico, eléctrico,etc. pero su característica principal es el hecho de transmitir energía y que, en general, la cantidad de energía transferida no depende solamente de los estados iniciales y finales, sino también de la forma concreta en la que se lleven a cabo los procesos. El calor es la forma de transferencia de un tipo de energía particular, propiamente termodinámica, que es debida únicamente a que lossistemas se encuentren a distintas temperaturas(es algo común en la termodinámica catalogar el trabajo como toda trasferencia de energía que no sea en forma de calor). Los hechos experimentales corroboran que este tipo de transferencia también depende del proceso y no sólo de los estados inicial y final. Sin embargo, lo que los experimentos sí demuestran es que dado cualquier proceso de cualquier tipoque lleve a un sistema termodinámico de un estado A a otro B, la suma de la energía transferida en forma de trabajo y la energía transferida en forma de calor siempre es la misma y se invierte en aumentar la energía interna del sistema. Es decir, que la variación de energía interna del sistema es independiente del proceso que haya sufrido. En forma de ecuación y teniendo en cuenta el criterio designos termodinámico esta ley queda de la forma: Así, la Primera Ley (o Primer Principio) de la termodinámica relaciona magnitudes de proceso (dependientes de éste) como son el trabajo y el calor, con una variable de estado (independiente del proceso) tal como lo es la energía interna.

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La energía cinética
Los cuerpos pueden realizar un trabajo por el hecho de estar en movimiento, es decir, los cuerpos en movimiento tienen energía. Esta forma de energía mecánica se llama energía cinética (EC). Cuando un cuerpo está en movimiento, tiene una cierta velocidad. Ya sabes que, para pasar del estado de reposo a movimiento, hay que aplicar una fuerza, quemultiplicada por el desplazamiento del cuerpo es igual al trabajo que realiza. Calculemos ese trabajo:

Si el cuerpo parte del reposo, el espacio recorrido será:

Y, según la ecuación fundamental de la dinámica:

Por tanto, la energía almacenada por un cuerpo en movimiento (EC) es:

En ocasiones resulta difícil conocer la fuerza que ha actuado sobre el cuerpo, pero si conocemos la variación de...