Primera Ley De La Termodinámica

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

1.- ENERGÍA INTERNA (U)

La energía interna está relacionada con la estructura molecular y el grado de actividad molecular. Puede ser considerada como la suma de las energías cinética y potencial de las moléculas.

La energía interna, al igual que la energía cinética y la energía potencial, es una propiedad extensiva de un sistema.

La energía total de un sistema cerrado (E) incluye la energía cinética (Ek), la energía potencial (Ep) y la energía interna (U)

E = Ek + Ep + U (kJ)

La energía total, por unidad de masa es:

e = ek + ep + u (kJ/kg)

El cambio de energía de un sistema cerrado viene dado por:

(E2 – E1) = (Ek2 – Ek1) + (Ep2 – Ep1) + (U2 – U1)

ΔE = ΔEk + ΔEp + ΔU

2.- TRANSFERENCIA DE ENERGÍA MEDIANTE CALOR (Q)

El calor es el intercambio de energía entre un sistema y su entorno que se produce debido a una diferencia de temperatura y se da en la dirección del descenso de temperatura.

El valor de la transferencia de calor depende no sólo de los estados inicial y final del proceso, sino también de las características del mismo. Debido a esto el calor no es una propiedad.

Las unidades a emplear son:

Q: Cantidad de energía transferida mediante calor, o simplemente calor; (kJ)

: Velocidad de transferencia de calor; (kW)

q: Calor por unidad de masa; (kJ/kg)

El convenio de signos establecido es:

Q > 0 Transferencia de calor hacia el sistema

Q < 0 Transferencia de calor desde el sistema

Formas de transferencia de calor consideradas en el curso

• Transferencia de calor debida a diferencias de temperatura entre la frontera del sistema y su entorno, Qi.

Este calor podrá ser positivo, o negativo, o cero; según sea el caso.

• Transferencia de calor debida a la presencia de un resistor en el sistema, Qe.

, si la diferencia de potencial eléctrico (ΔV) y la intensidad de corriente eléctrica (I) son constantes, entonces:

Al producto de la diferencia de potencial por la intensidad de corriente se le conoce como potencia eléctrica, Pe.

Este calor será entonces siempre positivo.

3.- TRANSFERENCIA DE ENERGÍA MEDIANTE TRABAJO (W)

El trabajo es el intercambio de energía entre un sistema y su entorno, asociado a una fuerza a una fuerza actuando a lo largo de una trayectoria.

El trabajo hecho por un sistema, o hecho sobre un sistema, evaluado en términos de fuerzas y desplazamientos es:

Para evaluar la integral es necesario conocer como varía la fuerza con la posición, por lo tanto el valor de W depende de los detalles de la interacción entre el sistema y su entorno durante el proceso y no sólo de los estados inicial y final. Debido a esto el trabajo no es una propiedad.

Las unidades a emplear son:

W: Cantidad de energía transferida mediante trabajo, o trabajo simplemente; (kJ)

: Velocidad de transferencia de energía mediante trabajo, o potencia; (kW)

w: Trabajo por unidad de masa; (kJ/kg)

El convenio de signos establecido es:

W > 0 Trabajo hecho por el sistema

W < 0 Trabajo hecho sobre el sistema

Formas de realizar trabajo consideradas en el curso

• Trabajo de cambio volumétrico

En el caso de sistemas cerrados, si el proceso es cuasiestático, es decir, si el sistema permanece virtualmente en equilibrio durante el proceso.

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