PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA. M del Carmen Maldonado Susano

Transcripción

1 PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA M del Carmen Maldonado Susano

2 CALOR Energía que se transfiere entre un sistema termodinámico y su medio ambiente, debido a una diferencia de temperaturas entre ambos cuando ocurre un cambio de estado. El calor no es una propiedad ya que su valor depende del proceso seguido.

3 CALOR El calor siempre fluye de los cuerpos de mayor temperatura a los de menor temperatura. La unidad del calor en el SI es el [Joule].

4 ENERGÍA TOTAL Es la suma de todas las formas de energía de un sistema. Las energías de las que consta son: la Energía interna, Energía cinética, Energía potencial para sistemas compresibles.

5 ENERGÍA CINÉTICA Es la energía que pose un cuerpo o sistema debida a la velocidad.

6 ENERGÍA POTENCIAL Es la energía que tiene un sistema debido a la posición con respecto a una altura de referencia.

7 ENERGÍA INTERNA Es la suma de las energías que tienen las moléculas en un estado determinado como traslación, rotación, molecular, eléctrica, etc. Representa la energía molecular de un sistema y puede existir en las formas: sensible, latente, química y nuclear.

8 ENERGÍA INTERNA (U) La energía interna total es una propiedad extensiva. Se designa con la letra U Su unidad en el SI es el Joule.

9 ENERGÍA INTERNA La energía interna especifica u es una propiedad intensiva y es igual a la energía interna total por unidad de masa. La unidad en el SI es J/kg.

10 ENTALPÍA Esta propiedad es muy útil cuando se tienen sistemas abiertos para calcular los balances térmicos. La variación de entalpía expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, o, lo que es lo mismo, la cantidad de energía que tal sistema puede intercambiar con su entorno.

11 ENTALPÍA ESPECÍFICA Es la entalpía por unidad de masa y se define como:

12 PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA MASA. La masa no se crea ni se destruye sólo se transforma. +m e dm=dm entrada - dm salida SISTEMA -m s

13 ECUACIÓN DE CONTINUIDAD Sistema abierto (Volumen de control) dme dme Volumen de control Volumen de control dms dms t = 0 t = dt (dm) v.c. = dm entrada - dm salida

14 FLUJO DE MASA Si tomamos la variación en función del tiempo t, tenemos: m dm dt v. c. dm dt dm dt e dm dt s Flujo de masa o flujo másico m v. c. m e m s

15 FLUJO MÁSICO ( m ) Se define como la cantidad de masa que fluye por una sección transversal por unidad de tiempo. Su unidad en el SI es Kg/s. m V m A v

16 FLUJO VOLUMÉTRICO ( V ) Es el volumen de un fluido que fluye por una sección transversal por unidad de tiempo. V A v A es la área de sección transversal v es la velocidad media del flujo

17 RÉGIMEN ESTABLE El régimen estable nos dice que se conserva un flujo constante, sin haber acumulación o disminución de masa en el volumen de control. m e m s m v.c. 0

18 Ecuación de Continuidad m1 m2 cte. m A v A v A v

19 E TASA DE FLUJO ENERGÍA ( ) La tasa de flujo de energía relacionada con un fluido que fluye a una tasa de m es: E m e La unidad en el SI es J/s

20 PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

21 PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA. La energía ni se crea ni se destruye sólo se transforma +E e SISTEMA -E s ΔE Total = E entrada - E salida

22 BALANCE DE ENERGÍA. También conocida como Balance de Energía. +E e Δ E Total = E e - E s SISTEMA -E s

23 ENERGÍA TOTAL E U Ec Ep v 2 E U m mgz 2 v 2 e u gz 2

24 PRIMERA LEY DE LA TERMO +Q +W E=Q + W SISTEMA -Q -W EC+EP+U=Q + W

25 PRIMERA LEY DE LA TERMO Para Sistemas cerrados +Q +W E=Q + W SISTEMA -Q -W EC+EP+U=Q + W

26 PRIMERA LEY DE LA TERMO Para Sistemas cerrados estacionarios Se llaman estacionarios porque No experimentan cambios en su energía cinética ni potencial. El cambio de la Energía total es idéntico al cambio de su Energía interna.

27 PRIMERA LEY DE LA TERMO Para Sistemas cerrados estacionarios EC+EP+U=Q + W EC=0 EP=0 U=Q + W

28 . Q PRIMERA LEY DE LA TERMO Para Sistemas cerrados E ΔU = Q - W. W

29 PRIMERA LEY DE LA TERMO Para Sistemas abiertos v 1 h 1. Q. W 2 ΔE = Q W v 2 h 2 z 1 1 Q - W = h + EC + EP