Máquinas Térmicas

TEMA 3

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LAS MÁQUINAS TÉRMICAS

Realizado por:
Givanna Desirée Pérez Fariña

TRABAJO Y CALOR

El trabajo es el medio por el cual se cambia la energía de un sistema mecánico.
Así pues si elevamos una masa a una altura h contra la aceleración gravitacional g, hemos realizado un trabajo.
Una forma especialmente importante de trabajo es aquella que estáasociada a los cambios de presión y volumen.
El trabajo se representa con la letra W (del inglés Work) o L (de Labor).
La unidad básica del trabajo en el Sistema Internacional es el newton x metro que se denomina julio (joule en inglés), y es la misma unidad que mide la energía. Por eso, se entiende que la energía es la capacidad para realizar un trabajo, o que el trabajo provoca una variación deenergía.
El calor no es una nueva forma de energía, es el nombre dado a una transferencia de energía de tipo especial en el que intervienen gran número de partículas. Se denomina calor a la energía intercambiada entre un sistema y el medio que le rodea debido a los choques entre las moléculas del sistema y el exterior al mismo y siempre que no pueda expresarse macroscópicamente como producto defuerza por desplazamiento.
Se debe distinguir también entre los conceptos de calor y energía interna de una sustancia. El flujo de calor es una transferencia de energía que se lleva a cabo como consecuencia de las diferencias de temperatura. La energía interna es la energía que tiene una sustancia debido a su temperatura, que es esencialmente a escala microscópica la energía cinética de susmoléculas.
Cuando una sustancia incrementa su temperatura de TA a TB, el calor absorbido se obtiene multiplicando la masa (o el número de moles n) por el calor específico c y por la diferencia de temperatura TB-TA.
Q=nc(TB-TA)
Cuando no hay intercambio de energía (en forma de calor) entre dos sistemas, decimos que están en equilibrio térmico. Las moléculas individuales pueden intercambiar energía, peroen promedio, la misma cantidad de energía fluye en ambas direcciones, no habiendo intercambio neto. Para que dos sistemas estén en equilibrio térmico deben de estar a la misma temperatura.

La potencia es transferencia de energía por unidad de tiempo. Puede medirse en vatios, kilovatios, megavatios, etc.
La potencia puede ser medida en cualquier instante de tiempo, mientras que la energía debeser medida durante un cierto periodo, p.ej. un segundo, una hora o un año.

Energía cinética:
Los cuerpos pueden realizar un trabajo por el hecho de estar en movimiento, es decir, los cuerpos en movimiento tienen energía. Esta forma de energía mecánica se llama energía cinética.
Cuando un cuerpo está en movimiento, tiene una cierta velocidad. Como sabemos, para pasar del estado de reposo amovimiento, hay que aplicar una fuerza, que multiplicada por el desplazamiento del cuerpo es igual al trabajo que realiza.
Se define energía cinética como la expresión:

El teorema del trabajo-energía indica que el trabajo de la resultante de las fuerzas que actúa sobre una partícula modifica su energía cinética.
Si se realiza un trabajo sobre una partícula, ésta adquiere una misma cantidad deenergía, habitualmente su energía cinética (este teorema del trabajo y la energía).

Por ejemplo, si un cuerpo se está moviendo por un plano horizontal con una energía cinética de 8 J (Joules) y recibe en el sentido de su movimiento una fuerza de 4 N (Newtons) constante durante 10 m, alcanzará una energía cinética de 48 J.
*Una fuerza perpendicular al desplazamiento no hace variar la energíacinética de la partícula. Éste es el caso de la fuerza magnética, que curva la trayectoria pero mantiene constante el módulo de velocidad.

Energía potencial:
La capacidad de un cuerpo de producir trabajo por el hecho de estar a una cierta altura se llama energía potencial gravitatoria, o más sencillamente, energía potencial.
Consideramos un cuerpo de masa m que elevamos ejerciendo una fuerza...