Funciones Hiperbólicas

ENERGÍA, TRANSFERENCIA

En el principio de conservación de energía expresado por la primera ley de la termodinámica siempre se hace hincapié en que durante un proceso, la energía no se crea ni se destruye, sólo cambia de una forma a otra.

FORMAS DE ENERGÍA

La energía puede existir en varias formas: térmica, mecánica, cinética, potencial, eléctrica, magnética, química y nuclear, cuyasuma conforma la energía total E de un sistema, la cual se denota por unidad de masa mediante e y se expresa como:

La termodinámica no proporciona información acerca del valor absoluto de la energía total, solo trata con el cambio de ésta, que es lo importante en los problemas de ingeniería. Así, a la energía total de un sistema se le puede asignar un valor de cero (E=0) en algún punto dereferencia conveniente. El cambio de energía total de un sistema es independiente del punto de referencia seleccionado La disminución en la energía potencial de una roca que cae, por ejemplo, depende sólo de la diferencia de elevación y no del nivel de referencia seleccionado.
En el análisis termodinámico, con frecuencia es útil considerar dos grupos para las diversas formas de energía queconforman la energía total de un sistema: macroscópicas y microscópicas. Las formas macroscópicas de energía son las que posee un sistema como un todo en relación con cierto marco de referencia exterior, como las energías cinética y potencial. Las formas microscópicas de energía son las que se relacionan con la estructura molecular de un sistema y el grado de la actividad molecular, y sonindependientes de los marcos de referencia externos. La suma de todas las formas microscópicas de energía se denomina energía interna de un sistema y se denota mediante U.
La energía macroscópica de un sistema se relaciona con el movimiento y la influencia de algunos factores externos como la gravedad, el magnetismo, la electricidad y la tensión superficial. La energía que posee un sistemacomo resultado de su movimiento en relación con cierto marco de referencia se llama energía cinética (EC). Cuando todas las partes de un sistema se mueven con la misma velocidad, la energía cinética se expresa como:
Donde V denota la velocidad del sistema con respecto a algún marco de referencia fijo. La energía cinética de un cuerpo solido que gira se determina mediante ½ lw2 donde I es el momentode inercia del cuerpo y w es la velocidad angular.
La energía que posee un sistema como resultado de su elevación en un campo gravitacional se llama energía potencial (EP) y se expresa como
EP = mgz (kJ)
O, por unidad de masa,
Ep = gz (kJ)/kg)
Donde g es la aceleración gravitacional y z es la elevación del centro de gravedad de un sistema con respecto a algún nivel de referenciaelegido arbitrariamente.



Los efectos magnético, eléctrico y de tensión superficial son significativos solo en casos especiales y en general se ignoran. En ausencia de esta clase de efectos, la energía total de un sistema consta solo de las energías cinética, potencial e interna y se expresa como
E=U + EC + EP= U + m v2 /2 + mgz (kJ)
O, por unidad de masa,
e=u + ec + ep= u+ v2 /2 + gz(kJ)/kg
La mayor parte de los sistemas cerrados permanecen estacionarios durante un proceso y, por lo tanto, no experimentan cambios en sus energías cinética y potencial. Los sistemas cerrados cuya velocidad y elevación del centro de gravedad permanecen constantes durante un proceso comúnmente de denominan sistemas estacionarios. El cambio en la energía total ∆E de un sistema fijo es idéntico alcambio en su energía interna ∆E.
La energía interna se definió como la suma de todas las formas microscópicas de energía de un sistema. Se relaciona con la estructura molecular y el grado de actividad molecular y se puede considerar como la suma de las energías cinética y potencial de las moléculas.
La energía interna también se relaciona con diversas fuerzas de enlace entre las moléculas de una...