artos

TRABAJO
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
EN SISTEMAS CERRADOS Y ABIERTOS


2012

TRABAJO Y PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA EN SISTEMAS CERRADOS Y ABIERTOS

PROFESOR GONZALO MADARIAGA M

TRABAJO Y PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
TRABAJO (W): Es una forma de interacción de energía entre u sistema y sus alrededores durante un proceso. Es una forma de
energía asociada a una fuerza queactúa sobre un cuerpo a lo largo de una distancia. Por ejemplo la elevación de un émbolo, un
eje que jira, un cable eléctrico, etc. El trabajo físico no depende de la trayectoria y es función de la
𝑾 = �⃗ × 𝒅
𝑭
distancia. �⃗ representa la fuerza aplicada y 𝒅 la distancia recorrida.
𝑭
1W2:

𝝎=

Representa el trabajo realizado en un proceso entre los estados 1 y 2. Se mide en kJ.
𝑾

𝒎Es el trabajo realizado por unidad de masa. Se mide en kJ/kg.

̇
̇
POTENCIA (𝑾): Es el trabajo realizado por unidad de tiempo, es decir: 𝑾 =
COMPARACIÓN ENTRE TRABAJO Y POTENCIA:

𝑾

𝒕

Se mide en

𝒌𝑱
𝒔

= 𝒌𝑾

En una construcción se necesitan trasladar 200 ladrillos que pesan 4,5 kg cada uno desde el primer piso hasta el segundo piso con
una diferencia de nivel de 3 metros. Paraello se dispone de una escalera, una rampa y un tecle para elevar carga. Un trabajador
(A) decide llevar 5 ladrillos a través de la escalera demorándose 2 minutos en cada viaje, haciendo un total 10 viajes. Otro
trabajador (B) decide llevar 5 ladrillos a través de la rampa demorándose 3 minutos en cada viaje. Otro trabajador decide llevar
50 ladrillos en una carretilla a través de la rampademorándose 8 minutos en el viaje. Un último trabajador sube los 50 ladrillos en
un pallet y los levanta con el tecle demorándose 5 minutos. ¿Cuál de ellos elevó más carga?, ¿Cuál de ellos realizó más trabajo?
¿Cuál de ellos desarrolló más potencia?
Trabajador A:
5 ladrillos por vez de 4,5 kg = 22,5 kg
Distancia subida = 3 m
Número de viajes =10
Total carga trasladada = 225 kg
Tiempo efectivopor viaje = 2 min
Total Tiempo efectivo = 20 min
Trabajo realizado = 225 * 3 = 675 J
675
Potencia =
= 33,75 W
20

Trabajador B:
5 ladrillos por vez de 4,5 kg = 22,5 kg
Distancia subida = 3 m
Número de viajes = 10
Total carga trasladada = 225 kg
Tiempo efectivo por viaje = 3 min
Total tiempo efectivo = 30 min
Trabajo realizado = 225 * 3 = 675 J
675
Potencia =
= 22,5 W
30Trabajador C:
50 ladrillos de 4,5 kg = 225 kg
Distancia subida = 3 m
Número de viajes = 1
Total carga transportada = 225 kg
Tiempo efectivo por viaje = 8 min
Total tiempo efectivo = 8 min
Trabajo realizado = 225 * 3 = 675 J
675
Potencia =
= 84,375 W
8

Trabajador D:
50 ladrillo de 4,5 kg = 225 kg
Distancia subida = 3 m
Número de viajes = 1
Total carga transportada = 225 kg
Tiempoefectivo por viaje = 5 min
Total tiempo efectivo = 5 min
Trabajo realizado 225 * 3 = 675 J
675
Potencia =
= 135 W
5

COMPARACIÓN ENTRE TRABAJO Y CALOR:
Cuando:
•
•
•
•
•
•
•
•

1.

El calor entra al sistema es positivo (+)
El calor sale del sistema es negativo (-)
El trabajo entra al sistema es negativo (-)
El trabajo sale del sistema es positivo (+)
Ambos, calor y trabajo,son fenómenos de frontera: es decir, son reconocidos
cuando cruzan los límites de un sistema.
Los sistemas poseen energía (capacidad para realizar un trabajo) pero no poseen calor o trabajo.
Ambos, calor y trabajo son funciones de trayectoria termodinámica.
Ambos, calor y trabajo se asocian a un proceso y no a un estado. Las propiedades están asociadas a un estado
termodinámico. ∫𝟏 𝒅𝒗 = 𝒗 𝟐 −𝒗 𝟏  que 𝑣 es función de punto o estado ∫𝟏 𝒅𝑾 = 1W2 ≠ W2 – W1
𝟐

𝟐

TRABAJO ELÉCTRICO: Cuando los electrones cruzan los límites de un sistema en la unidad de tiempo (coul/seg= Ampere)
debido a una diferencia de potencial eléctrico (Volt).

2

TRABAJO Y PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA EN SISTEMAS CERRADOS Y ABIERTOS

𝑾 = 𝑽 × 𝒒 (kJ) o bien

PROFESOR GONZALO MADARIAGA M

𝒒
̇
̇...