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TERMODINÁMICA
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1.2. Transferencia de
energía por calor.
Transferencia de
energía por trabajo.
2
(2)
Plataforma docente
clase S02.Realizar
lectura: páginas 60-
69 Preguntas teóricas
página 98-99: 2.18,
2.19, 2.20, 2.221,
2..2, 2.23,2.24 2.25.
Identifica
mecanismos
y efectúa
cálculos en
problemas
TEMA 1 CLASE S02
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Conocer los mecanismos de transferencia de
energía.
Identificar el tipo de mecanismo de
transferencia en casos .
OBJETIVOS
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TRANSFERENCIA DE ENERGÍA POR CALOR
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CALOR, TRANSFERENCIA DE CALOR
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𝑄 =𝑑𝑄
𝑑𝑡 Q = 𝑄
𝑡2𝑡1
.dt
TASA DE TRANFERENCIA DE CALOR CALOR
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TRANSFERENCIA DE ENERGÍA POR TRABAJO
𝑾 =𝒅𝑾
𝒅𝒕 kJ/s o kW 𝑊 = 𝑊
𝑡2𝑡1
.dt
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𝑾 =𝑾
𝒕 𝒌𝑾
w =𝑾
𝒎 kJ/kg
DIFERENCIA ENTRE TRABAJO, TASA DE TRABAJO Y TRABAJO
POR UNIDAD DE MASA
W kJ
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DIRECCIONES DEL CALOR Y EL TRABAJO (ENTRADA , SALIDA)
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W= 𝑷. 𝒅𝑽𝑽𝟐
𝑽𝟏
El trabajo en un proceso es numéricamente
Igual al área bajo la curva que describe la
trayectoria del proceso.
EL TRABAJO COMO FUNCIÓN DE TRAYECTORIA
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SIMILITUDES EN CALOR Y TRABAJO
1. Tanto el calor como el trabajo pueden ser reconocidos en las fronteras de
un sistema cuando las cruzan; es decir, son fenómenos de frontera.
2. Los sistemas poseen energía, pero el calor o el trabajo no.
3. Ambos se relacionan con un proceso, no con un estado. A diferencia de
las propiedades, ni el calor ni el trabajo tienen significado en un estado.
4. Ambos son función de la trayectoria (es decir, sus magnitudes dependen
de la trayectoria seguida durante un proceso, así como de los estados iniciales
y finales).
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EJEMPLO: COMBUSTIÓN DE UNA VELA EN UN ESPACIO AISLADO
EJEMPLO 2-3 Una vela se consume en una habitación aislada. Considere la habitación
(el aire más la vela) como el sistema y determine a) si hay alguna transferencia de
calor durante e este proceso de combustión y b) si hay algún cambio en la energía
interna del sistema.
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EJEMPLO 2.4 : CALENTAMIENTO DE UNA PAPA EN UN
HORNO
Una papa a temperatura ambiente (25 ºC) se cocina en un horno que se
mantiene a 200 ºC, como se ilustra en la figura 2-23. ¿Hay alguna
transferencia de calor durante este proceso?
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EJEMPLO 2.5 CALENTAMIENTO DE UN HORNO POR
TRANSFERENCIA DE TRABAJO
Un horno eléctrico bien aislado aumenta su temperatura por medio de un
elemento de calentamiento. Si se considera todo el horno como el sistema,
incluido el elemento de calentamiento, determine si se trata de una
interacción de calor o trabajo.
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EJEMPLO 2.6: CALENTAMIENTO DE U HORNO ,MEDIANTE
TRASFERENCIA DE CALOR
Conteste la pregunta del ejemplo 2-5 considerando que el sistema está
conformado sólo por el aire contenido en el horno y sin que éste cuente con el
elemento de calentamiento.
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TRABAJO ELÉCTRICO
El trabajo por unidad de tiempo es la potencia eléctrica
𝑊𝑒 = 𝑊 𝑡2𝑡1
.dt
𝑾 𝒆 =𝒅𝑾𝒆
𝒅𝒕
𝑊𝑒 = 𝑉. 𝐼𝑡2𝑡1
.dt
𝑊𝑒 = 𝑉. 𝐼 𝑑𝑡𝑡2
𝑡1
𝑊𝑒 = 𝑉. 𝐼 𝑡𝑡2
𝑡1
𝑊𝑒 = 𝑉. 𝐼 𝑡2 − 𝑡1
𝑊𝑒 = 𝑉. 𝐼. 𝜟𝑡 ( kJ)
𝜟𝑡 𝑒𝑠 𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜
𝑊𝑒 = 𝑉. 𝐼 (kW)
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PROBLEMAS
2-18C ¿En qué formas puede la energía cruzar las fronteras de un sistema cerrado?
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2-19C ¿Cuándo es calor la energía que cruza las fronteras de un sistema cerrado, y
cuándo es trabajo?
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2-20C ¿Qué es un proceso adiabático? ¿Qué es un sistema adiabático?
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2-21C ¿Qué son funciones de punto y de trayectoria? Describa algunos ejemplos.
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2-22C Un automóvil va a velocidad constante por un camino. Determine la dirección
de las interacciones de calor y trabajo, suponiendo que el sistema es el siguiente: a)
el radiador del automóvil, b) el motor, c) las ruedas, d) el camino y e) el aire del
exterior.
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2-23C Puede cambiarse la longitud de un resorte a) aplicándole una fuerza o b)
cambiando su temperatura (por dilatación térmica). ¿Qué tipo de interacción
energética entre el sistema (el resorte) y sus alrededores se requiere para cambiar
su longitud en esas dos formas?
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2-24C Un refrigerador eléctrico está en un recinto. Determine la dirección de las
interacciones de trabajo y de calor (entra o sale energía) cuando se considera que el
sistema es el siguiente: a) el contenido del refrigerador, b) todas las partes del
refrigerador, incluyendo el contenido, y c) todo lo que está dentro del recinto, durante
un día invernal.