trabajo de frontera Movil

TRABAJO DE FRONTERA MÓVIL

Cuando una fuerza externa Fe actúa sobre la pared móvil de un sistema, se ejerce un trabajo. El trabajo realizado por el sistema se puede calcular a partir de desplazamiento tienen el mismo sentido– el trabajo del sistema es negativo, es decir, se realiza trabajo sobre el sistema.
Conviene insistir que en Termodinámica se calcula el trabajo de un sistema como eltrabajo realizado contra las fuerzas exteriores al sistema.
El trabajo de frontera móvil es la principal forma de trabajo relacionado con los motores de los automóviles, durante su expansión los gases de combustión fuerzan al embolo a moverse, el cual a su vez obliga al cigüeñal a girar.

Tiene en cuenta que cuando la fuerza y el desplazamiento tienen el mismo sentido el trabajo del sistema esnegativo, es decir, se realiza trabajo sobre el sistema. Conviene insistir que en Termodinámica se calcula el trabajo de un sistema como el trabajo realizado contra las fuerzas exteriores al sistema.

La energía puede entrar o salir de un sistema en forma de trabajo. Este trabajo se presenta por ejemplo en un recipiente con embolo al cual se le suministra una fuerza o bien, la expansión del fluidohace que se desplace.
El trabajo de frontera móvil se estudia por la termodinámica en procesos cuasi estáticos pues a altas velocidades es difícil determinar las trayectorias que recorren los procesos.

Por convención definiremos que un proceso de expansión nos dará como resultado un trabajo positivo o entregado por el sistema. Por otro lado, un proceso de compresión supone que se estárealizando un trabajo sobre el sistema y este se considera negativo para un balance de energía el cual explicaremos posteriormente.















PROCESO POLITRÓPICO
Una transformación politrópica es un cambio de estado en el que varían todas las
Propiedades (presión, volumen, temperatura, entropía, entalpía, etc.). También en este proceso existe transmisión o transferencia decalor y para su análisis se lo considera a este proceso como internamente reversible.

El proceso se relaciona mediante la ecuación:

En esta ecuación n y C son constantes. Dejaremos la presión P en términos del
Volumen V y las constantes n y C.

Ahora, haciendo uso de la ecuación general para el trabajo, reemplazamos el valor de P e integramos para hallar el trabajo realizado para unproceso politrópico entre los estados 1 y 2.

Tomando en cuenta la ecuación 2, la cual nos dice que:

Proceso politrópico para gas ideal

Observando la expresión final para el trabajo que resultó de la ecuación 3 y sabiendo que para un gas ideal PV=mRT, donde R=Rp (gases ideales), resulta finalmente que:




Casos especiales de procesos politrópicos:

proceso isocoro: v = cte. Pv∞ =cte. n = ∞
proceso isobaro: P = cte. Pv^0 = cte. n = 0
proceso isotermo: T = cte. Pv^1 = cte. n = 1
proceso adiabático cuasiestático: Q = 0 Pvk = cte. n = k





BALANCE DE ENERGÍA PARA SISTEMAS CERRADOS


El sistema cerrado es una región de masa constante; se denomina masa de control. A través de sus límites sólo se permite la transferencia de energía, pero no de materia. La pared querodea al sistema es impermeable

Se denomina un sistema cerrado cuando es un proceso por lotes, mientras que un proceso continuo o semicontinuo es abierto. En los sistemas cerrados se genera transferencia de energía a través de las fronteras en forma de trabajo o calor, mas no transferencia de masa lo cual se resume en la siguiente ecuación:
Energía final- energía inicial = energía neta detransferencia
Donde:
Energía inicial= Ui+Eci+Epi
Energía final= Ui+Eci+Epi
Energía transferida= Q-W
Por lo tanto:
(Ui+Eci+Epi)-( Ui+Eci+Epi)=Q-W

Aplicando la primera ley de la termodinamica se obtiene:

1. La energía interna de un sistema depende casi totalmente de la composición química, de su estado (sólido, líquido, gaseoso) y la temperatura de los materiales del sistema.
2. La energía...