Termodinámica

TEMA 3: TRABAJO Y CALOR




TERMODINÁMICA.

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TEMA 3: TRABAJO Y CALOR

TEMA N° 3: TRABAJO Y CALOR

1. Trabajo
1.1. Definición General De Trabajo
1.2. Definición De Trabajo Termodinámico
1.3. Unidades De Trabajo
1.4. Potencia. Unidades
1.5. Tipos De Trabajo
1.5.1. Eléctrico
1.5.2. Mecánico
1.5.2.1. De Expansión/Compresión o PdV.
1.5.2.2. De Resorte
2. Calor
2.1.Definición Termodinámica De Calor
2.2. Convención de Signo
2.3. Unidades de Calor
2.4. Mecanismos de Transferencia de calor.
3. Comparación de Calor y Trabajo

TERMODINÁMICA.

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1. TRABAJO
1

1.1. DEFINICIÓN GENERAL DE TRABAJO

Es la transferencia de energía asociada con una fuerza que actúa a lo largo de una
distancia.
Si se tiene un cuerpo con cierta cantidadde masa (m) y se quiere desplazar desde
una posición 1 hasta una posición 2, se aplica una fuerza F a lo largo de un
desplazamiento, se dice entonces que se ha realizado una cierta cantidad de trabajo.

m

m
1

dx

2

uff,

.

dW = F * dx
Donde:
F= es la fuerza aplicada en la misma dirección del desplazamiento.
dx= indica la variación del desplazamiento
dw= Cantidad de trabajoaplicado

W =∫

Fu
er

X2
X1

Fdx

[N.m=J]
X1

distancia

X2

Trabajo=área

Al integrar queda:

TERMODINÁMICA.

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Distancia que
se desplaza el
objeto

W=F x

Trabajo realizado
por el hombre

Fuerza aplicada

Cuando la fuerza aplicada es constante

Donde no hay movimiento, no hay trabajo

1.2. DEFINICIÓN DE TRABAJOTERMODINÁMICO
Se dice que un sistema efectúa trabajo cuando el único efecto externo al sistema
pudiese ser el levantamiento de un peso.
Es de suma importancia destacar que el trabajo se define como una interacción
entre el sistema y sus alrededores. A un sistema no se le puede asignar un trabajo (no es
algo que tenga un sistema) y por lo tanto no es una propiedad termodinámica.
El trabajo también sedefine como una interacción de energía la cual no es causada
por una diferencia de temperatura.
1.2.1.

CONVENCIÓN DE SIGNO

La gran mayoría de los autores utilizan el siguiente convencionalismo:
Trabajo realizado por un sistema se considera positivo (+).
Trabajo realizado sobre el sistema se considera negativo (-).

W (-)

W (+)

SISTEMA
Q (+)

Q (-)

1.3. UNIDADESTERMODINÁMICA.

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Como el trabajo se define como la fuerza que actúa a lo largo de un desplazamiento
en la misma dirección de la fuerza. Sus unidades son de fuerza por desplazamiento. Las
unidades mas comunes son:
Sistema internacional: Joule = Newton x metro
Sistema Inglés: Librafuerza x pie (también se usa con frecuencia la unidad “Btu”)
Otras unidades:
dina x cm. = 1ergio
Electrón voltio (ev): Trabajo requerido para mover un electrón a través de una
diferencia de un voltio.
1 ev = 1,6 x 10-12 ergio = 1,18 x 10-19 lbfpie
1.4. POTENCIA
Rapidez con la cual se realiza un trabajo
•

W=

δW
dt

Unidades

1hp = 76,04

1Kw = 102

kgf × m
lbf × pie
= 33000
min
s

kgf × m
lbf × pie
= 44240
min
s

1hp = 0,746kw

1.5. TIPOS DE TRABAJO1.5.1. ELÉCTRICO
Cuando se mueve una carga en un
circuito eléctrico por efecto de las
fuerzas electromotrices.

δW = V × δQc
V: diferencia de potencial o voltaje
eléctrico entre dos puntos del campo
eléctrico. 1 Voltio = 1 Joule/1 Columbio.

TERMODINÁMICA.

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δQc = Cantidad de carga eléctrica, que atraviesa la frontera durante un período de
tiempodeterminado.

I=

dQc C arg a
1Columbio
=
= 1A =
dt
Tiempo
1Segundo
dQc = Idt
∂W = (V × I ) × dt

Welecl = ∫ (V × I ) × dt ; si la

V y I son constantes en el tiempo Welecl = V × I (t 2 − t1 )

La potencia eléctrica
•

W elect. =
•

W elec =

δWelct.
dt

=

V × I × dt
=V ×I
dt

Joule
1Columbio Joule
×
=
= Watt
Columbio
1S
S

1.5.2. TRABAJO MECÁNICO
W=FxS
Si...