Leyes De La Termodinamica
Páginas: 5 (1063 palabras)
Publicado: 8 de enero de 2013
Primera ley de la termodinámica
También conocida como principio de conservación de la energía para la termodinámica «en realidad el primer principio dice más que una ley de conservación», establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará. Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor como la energíanecesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajo y energía interna. Fue propuesta por Nicolás Léonard Sadi Carnot en 1824, en su obra Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego y sobre las máquinas adecuadas para desarrollar esta potencia, en la que expuso los dos primeros principios de la termodinámica. Esta obra fue incomprendida por los científicos desu época, y más tarde fue utilizada por Rudolf Loreto Clausius y Lord Kelvin para formular, de una manera matemática, las bases de la termodinámica.
La ecuación general de la conservación de la energía es la siguiente:
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Que aplicada a la termodinámica teniendo en cuenta el criterio de signos termodinámico, queda de la forma:
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Donde U es la energía interna del sistema (aislado),Q es la cantidad de calor aportado al sistema y W es el trabajo realizado por el sistema.
Esta última expresión es igual de frecuente encontrarla en la forma ∆U = Q + W. Ambas expresiones, aparentemente contradictorias, son correctas y su diferencia está en que se aplique el convenio de signos IUPAC o el Tradicional.
Por ejemplo podemos aplicar la ley de la termodinámica a la explosión deun cohete en un tambor de acero cerrado.
La primera ley establece que la energía se conserva, sin embargo, cuando un cuerpo caliente y otro frío se ponen en contacto no ocurre que el primero se pone más caliente y el segundo más frío. Si bien no estamos violando la primera ley, ésta no restringe nuestra capacidad de convertir trabajo en calor o calor en trabajo, especifica únicamente que laenergía debe conservarse durante el proceso. La realidad es que, aunque podamos convertir una pequeña cantidad de trabajo en calor, no se ha podido hallar un procedimiento que convierta por completo una cantidad dada de calor en trabajo.
Intercambio de calor refrigerante - agua
A un condensador ingresa 60 kg/h de freón 12 a 60 ºC. Durante el proceso de condensación a líquido, elrefrigerante disminuye su entalpía en 113.52 J/g. El agua de enfriamiento utilizada en el condensador entra a 25 ºC y descarga a 40 ºC, incrementando su entalpía en 62.8 J/g. Determine el flujo de masa de agua requerido por el condensador en kg/h.
Balance de energía (primera ley)
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Compresor de aire
Un compresor succiona aire del medio ambiente a una presión absoluta de 100 kPay27 ºC. La presión del aire del lado de la descarga del compresor es de 400 kPa y su temperatura de 197 ºC. La velocidad del aire del lado de la succión (entrada) del compresor es prácticamente despreciable, mientras que la velocidad del aire del lado de la descarga (salida) es de 90 m/s. El flujo de masa del aire que circula a través del compresor es de 1,000 kg/min. El compresor opera encondiciones adiabáticas. Determine la potencia del compresor, (kJ/s).
Balance (de primera ley)
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Segunda ley de la termodinámica
La segunda ley de la termodinámica nos dice que la energía suministrada a una máquina se "convierte" en trabajo, más una cantidad de calor debido a la fricción entre las piezas. Es decir, la energía que gastas en darle vueltas a una rueda seconvierte en el trabajo de rotación de la rueda (giros) más el calentamiento producido.
A partir de esta ley se generan muchos otros conceptos como la eficiencia energética de las máquinas, y también los conceptos de entalpía, capacidad calorífica.
Formula:
E = Q + W
Las unidades son Joules
1 Joule = (1 Newton)*(1 metro)
Toma en cuenta que hay una relación proporcional entre...
También conocida como principio de conservación de la energía para la termodinámica «en realidad el primer principio dice más que una ley de conservación», establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará. Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor como la energíanecesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajo y energía interna. Fue propuesta por Nicolás Léonard Sadi Carnot en 1824, en su obra Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego y sobre las máquinas adecuadas para desarrollar esta potencia, en la que expuso los dos primeros principios de la termodinámica. Esta obra fue incomprendida por los científicos desu época, y más tarde fue utilizada por Rudolf Loreto Clausius y Lord Kelvin para formular, de una manera matemática, las bases de la termodinámica.
La ecuación general de la conservación de la energía es la siguiente:
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Que aplicada a la termodinámica teniendo en cuenta el criterio de signos termodinámico, queda de la forma:
[pic]
Donde U es la energía interna del sistema (aislado),Q es la cantidad de calor aportado al sistema y W es el trabajo realizado por el sistema.
Esta última expresión es igual de frecuente encontrarla en la forma ∆U = Q + W. Ambas expresiones, aparentemente contradictorias, son correctas y su diferencia está en que se aplique el convenio de signos IUPAC o el Tradicional.
Por ejemplo podemos aplicar la ley de la termodinámica a la explosión deun cohete en un tambor de acero cerrado.
La primera ley establece que la energía se conserva, sin embargo, cuando un cuerpo caliente y otro frío se ponen en contacto no ocurre que el primero se pone más caliente y el segundo más frío. Si bien no estamos violando la primera ley, ésta no restringe nuestra capacidad de convertir trabajo en calor o calor en trabajo, especifica únicamente que laenergía debe conservarse durante el proceso. La realidad es que, aunque podamos convertir una pequeña cantidad de trabajo en calor, no se ha podido hallar un procedimiento que convierta por completo una cantidad dada de calor en trabajo.
Intercambio de calor refrigerante - agua
A un condensador ingresa 60 kg/h de freón 12 a 60 ºC. Durante el proceso de condensación a líquido, elrefrigerante disminuye su entalpía en 113.52 J/g. El agua de enfriamiento utilizada en el condensador entra a 25 ºC y descarga a 40 ºC, incrementando su entalpía en 62.8 J/g. Determine el flujo de masa de agua requerido por el condensador en kg/h.
Balance de energía (primera ley)
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Compresor de aire
Un compresor succiona aire del medio ambiente a una presión absoluta de 100 kPay27 ºC. La presión del aire del lado de la descarga del compresor es de 400 kPa y su temperatura de 197 ºC. La velocidad del aire del lado de la succión (entrada) del compresor es prácticamente despreciable, mientras que la velocidad del aire del lado de la descarga (salida) es de 90 m/s. El flujo de masa del aire que circula a través del compresor es de 1,000 kg/min. El compresor opera encondiciones adiabáticas. Determine la potencia del compresor, (kJ/s).
Balance (de primera ley)
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Segunda ley de la termodinámica
La segunda ley de la termodinámica nos dice que la energía suministrada a una máquina se "convierte" en trabajo, más una cantidad de calor debido a la fricción entre las piezas. Es decir, la energía que gastas en darle vueltas a una rueda seconvierte en el trabajo de rotación de la rueda (giros) más el calentamiento producido.
A partir de esta ley se generan muchos otros conceptos como la eficiencia energética de las máquinas, y también los conceptos de entalpía, capacidad calorífica.
Formula:
E = Q + W
Las unidades son Joules
1 Joule = (1 Newton)*(1 metro)
Toma en cuenta que hay una relación proporcional entre...
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