CALOR Y TRABAJO

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular Para La Defensa

Universidad Nacional Experimental Politécnica

De La Fuerza Armada Nacional

Núcleo Sucre - Sede Cumaná

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“Calor y Trabajo “

Prof.: Daniel Leonett

Ing. Mecánica

Sección “01”

IV Semestre                                                                                         Realizado por:

Ángel A Fuentes N

C.I 27.428.241

Jesús A Rodríguez S

C.I 25.997.051

Luis E Espín M

C.I 26.545.682

Carlos E Moscoso

Juan L Vásquez

Cumana, junio del 2019

Energía:

Se entiende que la energía es la propiedad o la capacidad que tiene un objeto de producir transformaciones a su alrededor. También se define la energía como la capacidad de un objeto para realizar un trabajo, entendiéndose el trabajo como el movimiento provocado por esa energía. Debido a que la energía puede transformarse, pero no se crea ni se destruye, puede ser cuantificada por su transformación o conversión a diferentes formas. Es decir, si hablamos de trabajo, la mediremos mediante fuerza y aceleración, sin embargo, si hablamos de calor la mediremos por cambio de temperatura. Por consiguiente, la energía total de un sistema aislado se mantiene constante y en el universo no puede existir creación o desaparición de energía, sino transferencia de un sistema a otro o transformación de energía de una forma a otra.

Tipos de energía:

• Energía Cinética

La energía cinética es la que posee cualquier objeto que se encuentra en movimiento, por lo que también se conoce como energía de movimiento. La energía cinética depende de la velocidad y de la masa del objeto.

• Energía Potencial

La energía potencial depende de la posición del objeto y puede dividirse en tres subtipos:

-Energía Potencial Gravitatoria:

La energía potencial gravitatoria que es la que depende de la altura del objeto y tiene que ver con la gravedad a la que estamos sometidos todos los cuerpos y objetos de la Tierra.

-Energía Potencial Elástica:

Energía potencial elástica que es la que se libera cuando un muelle comprimido se suelta. Esta energía la poseen aquellos materiales que son elásticos

        -Energía Potencial Eléctrica:

Energía potencial eléctrica que es la que tiene una carga eléctrica cuando la situamos en un campo eléctrico. Como depende de la posición de la carga dentro del campo se habla de energía potencial.

• Energía Mecánica:

La energía mecánica se define como la suma de la energía cinética y la energía potencial, ya que es la que se deriva de la posición y el movimiento de un objeto.

• Energía Eléctrica:

La energía eléctrica es aquella energía que va asociada a la corriente eléctrica, es decir, a los electrones en movimiento

• Energía Térmica:

La energía térmica es la que se intercambia entre dos cuerpos que se encuentran a diferentes temperaturas. El intercambio siempre se produce desde el cuerpo que está más caliente hacia el que está más frío.

• Energía Iónica:

La energía iónica se define como la energía que se necesita para separar un electrón en su estado fundamental de un átomo.

Calor:

El calor se define como la forma de energía que se transfiere entre dos sistemas (o entre un sistema y el exterior) debido a una diferencia de temperatura. Como forma de energía, el calor tiene unidades de energía, la más común es el kJ (o Btu).

Trabajo:

El trabajo es la cantidad de energía transferida de un sistema a otro mediante una fuerza cuando se produce un desplazamiento. La energía puede cruzar la frontera de un sistema cerrado en forma de calor o trabajo; entonces, si la energía que cruza la frontera de un sistema cerrado no es calor, debe ser trabajo. El trabajo es también una forma de energía transferida como calor y por lo tanto tiene unidades de energía como kJ.

Temperatura: 

La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de calor medible mediante un termómetro, es decir, es una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica.

Diferencia entre calor y trabajo:

Diferencia entre calor y trabajo:

Mecanismos de transferencia de calor:

Cuando dos cuerpos que tienen distintas temperaturas se ponen en contacto entre sí, se produce una transferencia de calor desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura. La transferencia de calor se puede realizar por tres mecanismos físicos: conducción, convección y radiación.

• Por conducción:

La conducción es el mecanismo de transferencia de calor en escala atómica.  Se produce por el choque de unas moléculas con otras, donde las partículas más energéticas le entregan energía a las menos energéticas. Se produce un flujo de calor desde las temperaturas más altas a las más bajas. Los mejores conductores de calor son los metales.

 La conducción puede ocurrir en sólidos, líquidos o gases; en estos últimos dos la conducción se debe a las colisiones de las moléculas durante su movimiento aleatorio, mientras que en los sólidos se debe a la combinación de la vibración de las moléculas en una red. La conducción de calor sólo ocurre si hay diferencias de temperatura entre dos partes del medio conductor.

• Por convección:

En este sistema de transferencia de calor interviene un fluido (gas o líquido) en movimiento que transporta la energía térmica entre dos zonas, es decir, La    convección  es  el  modo  de  transferencia  de  energía  entre  una  superficie  sólida  y  el  líquido  o  gas  adyacente  que  está  en  movimiento,  y  tiene  que  ver  con  los  efectos  combinados  de  conducción y movimiento  del  fluido:  mientras  más  rápido  sea  éste  mayor  es  la  transferencia  de  calor  por  convección.

La transmisión de calor por convección puede ser:

• Forzada: a través de un ventilador (aire) o bomba (agua) se mueve el fluido a través de una zona caliente y éste transporta el calor hacía la zona fría.
• Natural: el propio fluido extrae calor de la zona caliente y cambia su densidad haciendo que se desplace hacía la zona más fría donde cede su calor.

• Por radiación:

Es el calor emitido por un cuerpo debido a su temperatura, en este caso no existe contacto entre los cuerpos, ni fluidos intermedios que transporten el calor. La radiación es la energía que emite la materia en la forma de ondas electromagnéticas (o fotones) como resultado de cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas. A diferencia de la conducción y la convección, la transferencia de energía por radiación no requiere la presencia de un medio.

Convección de signos para calor y trabajo.

• la transferencia de calor hacia un sistema es positiva (+),
• la transferencia de calor desde un sistema es negativa (-),
• el trabajo que entra del sistema es negativo (-)
• el trabajo que sale del sistema es positivo (+)

Esto se debe a que el calor y trabajo son cantidades direccionales y la descripción completa de sus interacciones requieren la especificación de una magnitud y la dirección. Una forma de hacer esto es adoptar un convenio de signo como la presentada anteriormente, cave resaltar que un resultado positivo indica que la dirección supuesta es correcta, mientras que un resultado negativo indica que la relación de la interacción es opuesta a la dirección preestablecida.

Formas mecánicas del trabajo:

• Trabajo de flecha:

Trabajo de flecha La transmisión de energía mediante un eje rotatorio es una práctica muy común en la ingeniería. Con frecuencia el momento de torsión T aplicado al eje es constante, lo cual significa que la fuerza F aplicada también es constante. Para un determinado momento de torsión constante, el trabajo hecho durante n revoluciones se determina así: una fuerza F que actúa por medio de un brazo de momento r genera un momento de torsión T.

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