Guia Primera Ley

TEMA 4: PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
FRANCISCO DE MIRANDA
AREA DE TECNOLOGÍA
UNIDAD CURRICULAR TERMODINÁMICA
DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA

Prof, Ing. Frank Bello Msc, Prof, Ing. Indira Ortiz Esp , Prof. Ing. Johanna Krijnen.
http://www.termodinamicabasica.blogspot.com/

TERMODINÁMICA.

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TEMA 4: PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Introducción.
La primera ley dela termodinámica, a veces conocida como la ley de la conservación de la
energía, enuncia que la energía no puede ser creada ni destruida, solo puede ser convertida de
una forma a otra. En otras palabras cuando Joule dejó caer el peso que volcó la rueda de paleta, la
energía mecánica liberada no se gastó, se convirtió en energía proveniente del calor, causando así
que la temperatura del aguaaumentase. La primera Ley de la termodinámica argumenta que la
totalidad de la cantidad de energía presente en el universo es constante.
La ley de la conservación de la energía establece que el valor de la energía de un sistema aislado
(Sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo. La conservación de
la energía de un sistema está ligada al hecho de que las ecuaciones deevolución sean
independientes del instante considerado.
Dentro de los sistemas termodinámicos, una consecuencia de la ley de la conservación de la
energía es la llamada Primera Ley de la Termodinámica que establece que, dada una cantidad de
energía térmica (δQ) que fluye dentro de un sistema, debe aparecer como un incremento de la
energía interna del sistema (∆U) o como un trabajo (δW) efectuadopor el sistema sobre sus
alrededores.
(δQ)- (δW) = (∆U)
PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA MASA
Principio de conservación de la masa para sistemas abiertos:
Masa total
Que entra
Al
Sistema

___

Masa total
Que sale
Del
Sistema

Cambio neto
De la masa
dentro del
sistema

=

∑me - ∑ms = Δm sistema
Esta misma ecuación se puede expresar por unidad de tiempo:
La cantidad de masa que fluye a través de unasección transversal por unidad de tiempo se

& , indica que es masa por unidad de tiempo.
denomina flujo másico y el símbolo m

}

Masa total Que
entra Al Sist por
unidad de tiempo

___

Masa total Que
sale Al Sist por
unidad de tiempo

=

Cambio neto De la
masa dentro del
sistema por unidad
de tiempo

TERMODINÁMICA.

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TEMA 4: PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

El balance de masa para un sistemaabierto:

∑ me − ∑ ms = Δm

sist

= (m2 − m1 )sistema

∑ me − ∑ ms =

dmsist
dT

Donde:
e y s = entrada y salida respectivamente.
∑= representa la sumatoria de todos los flujos másicos y masas que entran y salen del
volumen del control.
El flujo de masa o la relación de flujo de masa de un fluido que circula en una tubería o
ducto es proporcional al área de la sección transversal (A) de la tubería oducto, densidad
(ρ) y a la velocidad del fluido (V).

m& = ρ ∗ Vm ∗ A
Donde:
ρ = Densidad del Fluido
Vm= Velocidad media del fluido
A= Área transversal normal a la dirección del flujo
El flujo másico y el flujo volumétrico se relacionan mediante la siguiente ecuación:

V&
&
m& = ρ ∗ V =
v
m& ρ ∗ Vm ∗ A
V& = =
=V ∗ A

ρ

Donde:

ρ

m& = Flujo másico

ρ = densidad

V& = flujo volumétrico
V =Velocidad del fluido
v= Volumen específico.
TERMODINÁMICA.

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TEMA 4: PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

BALANCE DE ENERGÍA
Energía total
que cruza la
frontera como
calor o trabajo

Energía total
de la masa
que entra al
sistema

+

___

Energía total
de la masa
que sale del
sistema

=

Variación en la
energía total del
sistema

Q − W + ∑ Ee − ∑ Es = ΔEsist
Expresado por unidad de tiempo:

dE
Q& − W& + ∑E& e − ∑ E& s = sist
dT
La energía total de un sistema esta constituida por energía macroscópica y microscópica. La
primera el sistema la posee con un todo en relación con un marco de referencia exterior
(energía cinética y potencial), mientras la microscópica se relaciona con la actividad
molecular del sistema (energía interna).

E = U + Ec + Ep
V2
E =U +
+ g ∗Z
2
Donde:
U= Energía interna.
V=...