Educacion

CONCEPTOS
Seis tipos de energía
Los dos primeros tipos de energía que analizaremos se refieren a la transferencia de energía entre un sistema y su entorno sin que haya una transferencia de masa. Trabajo. El trabajo (w) es un término que usamos ampliamente en la vida cotidiana (como en “me voy al trabajo”), pero que tiene un significado especializado en relación con los balances de energía. Eltrabajo es una forma de energía que representa una transferencia entre el sistema y el entorno. No es posible almacenar trabajo. EZ tn-d~ujo es positivo si se hace sobre el sistema. Para que una fuerza mecánica realice un trabajo, la frontera del sistema debe moverse.

estado 2
w = ʃ s F . ds (5.1)
e s t a d o 1

donde F es una fuerza externa en la dirección s que actúa sobre el sistema (ouna fuerza del sistema que actúa sobre el entorno). La cantidad de trabajo mecánico realizada sobre un sistema o por él puede ser difícil de calcular porque a) es posible que no sea fácil definir el desplazamiento y b) la integración de F * ds según la ecuación (5.1) no necesariamente da como resultado la realización de una cantidad igual de trabajo por el sistema o sobre el sistema. En este texto,el símbolo Wse referirá al trabajo total realizado durante un periodo de tiempo, 110 a la tasa de trabajo.
Calor. Al hablar de calor entramos en un área en la que el uso que solemos dar al término puede causar confusión, ya que usaremos el término calor en un sentido muy restringido cuando apliquemos las leyes que rigen los cambios de energia. El calor (Q) comúnmente se define como la parte delflujo total de energía a través de la frontera de un sistema que se debe a una diferencia de temperatura entre el sistema y su entorno. Los ingenieros dicen “calor” cuando están hablando de “flujo de calor”. El calor no se almacena ni se crea. El calor es positivo cuando se transfiere al sistema. El calor puede transferirse por conducción, convección o radiación. El calor, al igual que el trabajo,es una función de la trayectoria. Si queremos evaluar la transferencia de calor cuantitativamente, a menos que se dé a priori, deberemos aplicar el balance de energía que analizaremos más adelante, o utilizar una fórmula empírica para estimar una transferencia de calor como (para un proceso en estado estacionario):
Q= UA∆T (5.2)

donde Q es la velocidad de transferencia de calor+4 es el área através de la cual se transfiere el calor, ∆T es la diferencia de temperatura efectiva entre el sistema y su entorno y U es un coeficiente empírico determinado a partir de datos experimentales para el equipo en cuestión. En este texto usaremos el símbolo Q para denotar la cantidad total de calor transferida en un periodo de tiempo, y no la velocidad de transferencia de calor.
Energía cinética. Laenergía cinética (K) es la energía que un sistema posee en virtud de su velocidad relativa respecto al entorno que se encuentra en reposo. La energía cinética se puede calcular a partir de la relación

K= ½mv² (5.3a)
o bien

Ḱ=½v² (5.3b)

donde el acento circunflejo (^) se refiere a la energía por unidad de masa y no a la energía cinética total, como en la ecuación (5.3a).Energía potencial. La energía potencial (P) es la energía que un sistema posee debido a la fuerza que un campo gravitacional o electromagnético ejerce sobre él respecto a una superficie de referencia. En el caso de un campo gravitacional, la energía potencial se puede calcular como:

P=mgh (5.4a)
o bien

Ṕ=gh (5.4b)

donde h es la distancia a que se encuentra la superficiede referencia y donde el símbolo (^), una vez más, denota la energía potencial por unidad de masa. La medición de h se realiza entre la superficie de referencia y el centro de masa del sistema. Por tanto, si de alguna manera se permite que una bola suspendida dentro de un recipiente caiga desde la parte más alta del recipiente hasta el fondo, y en el proceso eleva ligeramente la energía térmica...