Objetivo

7. Análisis del Proceso:
Balance de Energía

Energía
• Concepto primitivo

• Es inherente en la materia
• Existen distintas formas de energía (que sí se
pueden definir con precisión)
• La energía total del universo se conserva

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La Energía de un Sistema

Energía Total (ET): es la energía total que posee el sistema en un
momento dado.La dividimos en dos tipos: Energía Interna y Energía Externa.

Energía Interna, (U), es la parte de la energía total que resulta de
la contribución de la energía que poseen cada una de las partículas
(atómicas y subatómicas) que conforman el sistema y que está
asociada al movimiento y posiciones relativas de dichas partículas.

Energía externa, es la parte de la energía total que no esenergía
interna. Depende de la posición y movimiento global del sistema y
sus partes, y se puede dividir en dos tipos: Energía cinética (EC) y
Energía potencial (EP)

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Energía Potencial, (EP), relacionada a la posición en un campo de
fuerzas (masas en campo gravitatorio, carga eléctrica en un campo
eléctrico o electromagnético, etc.)
EnergíaCinética, (EC), relacionada a la velocidad de desplazamiento
de masas respecto a ejes de referencia.

ET = U + E P + Ec

Energía Interna
La energía interna total de un sistema (U) resulta de la contribución de la
energía que posee cada una de las partículas (atómicas y subatómicas)
que conforman el sistema y que está asociada al movimiento y posiciones
relativas de dichas partículas.

Siel sistema es homogéneo (una sustancia, una fase) y está en equilibrio
interno, podemos referirnos a la energía interna específica (u) que es la
energía interna por unidad de masa.
U=m u

(donde m es la masa del sistema)

La energía interna específica es una función de estado, esto es, para una
sustancia dada en una fase dada, la energía interna queda determinada
fijando dos de lassiguientes: T (temperatura), P (presión), v (volumen
específico)

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Energía Interna
Por ejemplo, u = u(T, v)
Podemos poner:

du = (∂u/∂T)v dT + (∂u/∂v)T dv

o bien,

du = cv dT + (∂u/∂v)T dv

(donde cv es la capacidad calorífica a volumen constante que también
es función de estado – depende de T y P)
En procesos a v constante, el cambio deenergía interna específica
depende del cambio de temperatura que sufre el sistema según:
∆u = ∫ cv dT
Si a su vez, cv es constante en el intervalo de temperaturas
∆u = cv (T2 – T1)
… y si el sistema es cerrado y homogéneo, ∆U = m cv (T2 – T1)

Energía Externa
Energía potencial (gravitatoria)
para un cuerpo rígido…
Ep = M g z
donde: M – masa del cuerpo
g – aceleración de la gravedad

z– altura respecto a un origen
Energía cinética
para un cuerpo rígido…
Ec = ½ M v

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donde: m – masa del cuerpo
v – velocidad del sistema

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Intercambio de Energía con el Entorno

Existen dos formas de intercambio de energía con el entorno:
•

Energía que se transfiere por las fronteras del sistema (energías

en tránsito) : Calor ,Trabajo

Intercambio de Energía con el Entorno
Aportó algo de
U, algo de EC y
algo de EP

Se llevó algo
de U, algo de
EC y algo de EP

Existen dos formas de intercambio de energía con el entorno:
•

Energía que se transfiere por las fronteras del sistema (energías
en tránsito) : Calor , Trabajo

•

Energía interna y externa que transporta la masa intercambiada

con el entorno.Curso Introducción a la Ing Química 2010

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Calor y Trabajo
Calor, (Q), energía transferida debido a diferencia de temperatura,
positiva si entra al sistema y negativa si sale.
Trabajo, (W), por acción de un cambio (fuerza) distinto de la
temperatura, positivo si es realizado por el sistema y negativo si se
realiza sobre el sistema.

Describiendo el Trabajo (1)
Wflujo: trabajo...