Balances De Energia

Principio de Conservación de la Energía

FUNDAMENTOS DE
BALANCES DE ENERGÍA

Contenido
Ley de Conservación de la Energía
 Formas que puede tomar
Transformaciones Energéticas.

de

energía.

Concepto y Fundamento de los Balance de Energía
Aplicaciones de Balances de Energía
Balances de Energía en Sistemas Abiertos
Balances de Energía en Sistemas Cerrados
Aplicaciones Concretas.


BalanceEntálpico.



Balance de Energía Mecánica.

 Procedimiento de Cálculo.

LEY DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
La energía ni se crea ni se destruye,
sólo se transforma.

(1a Ley de la Termodinámica)

ENERGÍA
 Definiciones:
 Capacidad para producir trabajo.
Puede adoptar distintas formas convertibles directa o
indirectamente unas en otras: Radiación electromagnética,
Energía Potencial, EnergíaEléctrica, Energía Química (de
enlace), Energía Cinética, Calor.

- Cantidad absoluta: Energía, J, cal, kcal, kJ
Magnitudes
y
Unidades

- Caudal: Energía/tiempo, J/s (W)
- Flujo: Energía/(tiempo.superficies), W/m2
- Específica: Energía/masa, J/kg

Primer Principio de la Termodinámica:
* Basado en las observaciones de Thompson y Sir
Humphry Davy: El trabajo puede ser transformado en
calor porfricción.
* (1840) Joule establece la equivalencia entre
trabajo y calor 4,18 kJ <> 1 kcal.
* El primer principio según por el cual la energía
ni se crea ni se destruye se propone en base a estas
experiencias, formulándose matemáticamente como:

 
dQ 

c

dW 0

c

Primer Principio de la Termodinámica:
* La propiedad termodinámica que deriva del
primer principo de conservación recibe el nombre deENERGÍA INTERNA (U).

dQ  dW 0
c

c

dU dQ  dW
U 2  U 1 U Q  W

* Se define la energía interna de un sistema en función de
la diferencia entre el calor y el trabajo que entra o sale del
sistema.

FORMAS DE LA ENERGÍA
 Trabajo mecánico (W): Producto del desplazamiento (x) por
la componente de la fuerza que actua en la dirección del
desplazamiento (Fx).
Energía Potencial (Ep): Capacidad deproducir trabajo que
posee un sistema en virtud de su posición respecto a un plano
de referencia.
Energía Cinética (Ec): Capacidad de producir trabajo que
posee un cuerpo en función de su movimiento.
Calor (Q): Energía en transito de un cuerpo que se haya a
una temperatura hacia otro que está a menor temperatura con
el fin de igualar ambas.

FORMAS DE LA ENERGÍA
 Energía Interna (U): Variabletermodinámica (Función de
estado) indicativa del estado energético de las moléculas
constitutivas de la materia. Su valor se fija respecto a una
referencia.
Está
relacionada
con
otras
variables
termodinámicas como Energía Libre (G), Entropía (S), Entalpía
(H).
Energía Electromagnética: Asociada con la frecuencia de
onda. E=hν. Cuando interacciona con la materia toda o parte
de esta energía puedeser absorbida. Normalmente su
absorción se expresa como un aumento de temperatura.
Energía Nuclear (Ec): Transformación de masa en energía de
acuerdo a E=mc2. Desintegraciones nucleares.

ENERGÍA ASOCIADA A UN SISTEMA MATERIAL

 Energía cinética (Ec): asociada al movimiento de los
cuerpos respecto a un sistema de referencia.

Energía potencial (Ep): asociada a su posición con
respecto a unsistema de referencia.

Energía interna ( U ): Asociada a la composición
química de la materia, a su estado energético
(temperatura, volumen y presión) y a su estado de
agregación (estado físico).

* Energía cinética de un sistema material en movimiento, en función de
su velocidad:
Ec 

1
m v2
2

m = masa del cuerpo
v = velocidad del cuerpo
* Energía potencial de un sistema material en función desu posición en
el campo gravitatorio:
Ep  m g h

m = masa del cuerpo
g = aceleración de la gravedad
h = posición del cuerpo

* Energía interna de especies químicas ( U ):
 Variable o Propiedad Termodinámica asociada a la composición química,
temperatura y el estado de agregación de la materia.
Energía debida al movimiento de las moléculas con respecto al centro de masas del
sistema, al...