termodinamica

PET – 206 P1

TERMODINAMICA

Ing. Oscar Vargas Antezana

Tema Nro. 3 
1º Ley de la Termodinámica  
SISTEMAS CERRADOS
1. INTRODUCCIÓN
La 1º Ley de la Termodinámica: se basa en el principio de la conservación de la energía.

1º LEY DE LA TERMODINAMICA

SISTEMAS
CERRADOS

GAS
Controlar los Volúmenes de Control

Controlar masa Fija

m = variable

m = ctte

W
Q
Q y W soloexisten cuando cruzan la frontera.
2. TRANSFERENCIA DE CALOR → ∆T
Es la energía transferida de un cuerpo a otro por variación de temperatura.
2.1. CALOR: Es una forma de energía
- Calor Sensible: se da en una fase Q = mCe ∆T (solo cambio de temperatura)
- Calor Latente: se da cuando hay cambio de fase sin aumento de temperatura.
(Vapor – líquido, sólido – líquido, etc.…)
Ql = mL
-Equilibrio Calorífico ⇒ Qg = QP

2.2. CALOR ADIABATICO ⇒ Q = 0
No existe absorción, ni perdida de calor. Para esto tiene que ser un sistema cerrado y
aislado:
Diego Arredondo

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03/12/2008-UAGRM

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∃ transferencia de materia
m = ctte

∃ transferencia de energía
Q=0
Si hay W ⇒↑ T ⇒ ∆U

2.3. MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DELCALOR
2.3.1. CONDUCCION
Se de principalmente entre sólidos (principalmente metálicos). Se basa en la ley de
Fourier:

K t = conducción térmica característica ( para cada uno )
dT
; donde: dT
Qcond = − KT A
dx
= espesor de la pared
dx
⎧ dT ∆T ⎫
Cuando varía con el tiempo ⎨ ó
⎬ Permanece constante con el tiempo
⎩ dx ∆x ⎭

2.3.2. CONVECCION
Se presenta principalmente en gases. Sebasa en la ley de Newton:

Qconv = hA (T2 − T1 )
A = seccion transversal
donde: h = coeficiente de transferencia de calor
T = temperatura del cuerpo ( 2 = mas caliente, 1 = mas frío )

Diego Arredondo

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2.3.3. RADIACION
Se presenta principalmente en sólidos y fluidos. Se baza en la ley de Stefen –Boltzan.
Qrad = εσ (T24 − T14 )

A = area de la seccion transversal
T = temperatura del cuerpo
donde: ε = emisibilidad
W
σ = ctte de stefan = 5.64 × 10−8 2 4
mK
Ejemplos
1. Una bola esférica de 5cm cuya superficie se mantiene a una T = 70º C , se
suspende en la parte media de una habitación que se encuentra a 20º C y esta
aislada. Si el coeficiente de transferencia de calor porconvección es h = 15 mWºC y
2
la ε = 0.8 , determina la taza total de transferencia de calor desde la bola.

5cm

Qconv = hA (T2 − T1 )
Qconv = 15

W
2
* 4π ( 0.025m ) ( 70 − 20 ) = 5.89W
2
m ºC
Qrad = εσ A (T24 − T14 )

W
2
* 4π ( 0.025m ) ( 3434 − 2934 ) = 2.3W
2
mK
QT = Qconv + Qrad = ( 5.89 + 2.3) W = 8.19W

Qrad = 0.8 * 5.67 *10−8

2. Si una persona desnuda se encuentra en uncuarto a 20ºC. determine la taza de
transferencia de calor Total desde la persona, si el aire de la superficie expuesta y
la temperatura de la piel de la persona son: 1.6m 2 y 34º C cada una y el
coeficiente de transferencia de calor es h = 6 mWº C y la emisividad ε = 0.95
2

Diego Arredondo

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Qconv =hA (T2 − T1 ) = 6 *1.6m 2 * ( 34 − 20 ) = 134.4W

Qrad = εσ A (T24 − T14 ) = 0.95 *1.6m 2 * 5.67 × 10−8 ( 307 4 − 2934 ) = 130.38W
QT = 134.4 + 130.38 = 264.78W
3. TRABAJO
Forma de energía asociada a una fuerza que actúa a lo largo de una distancia.
W = KJ

w=

W KJ
m Kg

Wº=

W KJ
t
s

- Existen cuando están cruzando
la frontera del sistema.
- Los sistemas poseen energía perono transferencia de calor o trabajo.

W
Q

El calor y el trabajo se asocian con un proceso no con un estado. Q y W son función de la
trayectoria.

W
Q

E1

Proceso

T = 200º C

E2
Horno Eléctrico

25º C

W ≠0
Q=0

W =0
Q ≠ 0 ó decimos que existe

Diego Arredondo

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