TRANSFERENCIA DE ENERGÍA POR CALOR

34.

[pic 1]

El agua contenida en un conjunto de pistón-cilindro se calienta a presión constante seguido de calentamiento a volumen constante.

ENCONTRAR: determinar la transferencia de calor.

Supuestos:

1. El agua es un sistema cerrado.

2. la presión es constante hasta que el pistón golpea las paradas.

3. fricción entre el PE, KE puede ser ignorada.

5. g es constante.

Análisis: para comenzar, fije los tres estados ubicados por puntos en el diagrama p-v. Estado 1 fijado por x1 = 25% y p1, que se encuentra a partir de un equilibrio de fuerzas en el pistón: La fuerza ejercida por el agua sobre la cara inferior del pistón es igual al peso del pistón, más la fuerza ejercida sobre la cara superior por la atmósfera:

[pic 2]

Estado una se fija por Pa = P1 = 1,5 bar y el volumen específico, Va. Desde la geometría dada, Va = 4,5 V1 o Va = 4,5V, Dónde:

[pic 3]

Desde Va> Va (1,5bar), unos rostros en la región de vapor sobrecalentado, como se muestra en el diagrama PV estado. Estado 3 está fijado por V2 = Va y P2 = 3 bar. La masa total de agua es:

[pic 4]

Puesto que no hay trabajo asociado con la porción de volumen constante del proceso, se obtiene el total de trabajo ya que el agua se somete a una temperatura constante de expansiones de presión de 1 a A:

[pic 5]

Es decir, con V2 = 4,5 V1

[pic 6]

Un balance energético lee:

[pic 7]

Donde,

[pic 8]

Para encontrar u2, interpolar en el cuadro A-4 a 3 bar usando V2: u2 = 326,53 KJ / Kg. Entonces,

[pic 9]

35.

[pic 10][pic 11]

5.

TRANSFERENCIA DE ENERGÍA POR 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. Es decir, una interacción de energía será calor sólo si ocurre debido a una diferencia de temperatura. Entonces se deduce que no puede haber ninguna transferencia de calor entre dos sistemas que se hallan a la misma temperatura.

El calor es energía en transición y se reconoce sólo cuando cruza la frontera
de un sistema. Considere una papa horneada caliente, la cual contiene
energía que sólo es transferencia de calor cuando cruza la cáscara de la
papa (la frontera del sistema) para llegar al aire. Una vez en el exterior, el calor transferido se vuelve parte de la energía interna de éstos. Así, en termodinámica el término calor significa simplemente transferencia de calor. Transferencia de energía por trabajo Al igual que el calor, el trabajo es una interacción de energía que ocurre entre un sistema y el exterior. 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. Es fácil reconocer
el calor: su fuerza impulsora es una diferencia de temperatura entre el
sistema y su entorno. Por lo tanto se puede decir simplemente que una interacción de energía que se origina por algo distinto a una diferencia de temperatura entre un sistema y el exterior es trabajo. De manera más específica, el trabajo es la transferencia de energía relacionada con una fuerza que actúa
a lo largo de una distancia. Un pistón ascendente, un eje giratorio y un cable
eléctrico que cruzan las fronteras del sistema son situaciones que se relacionan
con interacciones de trabajo.

TRANSFERENCIA DE ENERGIA POR TRABAJO

Al igual que el calor, el trabajo es una interacción de energía que ocurre entre un sistema y el exterior. 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. Es fácil reconocer el calor: su fuerza impulsora es una diferencia de temperatura entre el sistema y su entorno. Por lo tanto se puede decir simplemente que una interacción de energía que se origina por algo distinto a una diferencia de temperatura entre un sistema y el exterior es trabajo. De manera más específica, el trabajo es la transferencia de energía relacionada con una fuerza que actúa a lo largo de una distancia. Un pistón ascendente, un eje giratorio y un cable eléctrico que cruzan las fronteras del sistema son situaciones que se relacionan con interacciones de trabajo.

1. Concepto de calor especifico, análisis de las unidades y en que se diferencia Cp y Cv.

El calor específico es la cantidad de calor que se necesita por unidad de masa para elevar la temperatura un grado Celsio. La relación entre calor y cambio de temperatura, se expresa normalmente en la forma que se muestra abajo, donde c es el calor específico. Esta fórmula no se aplica si se produce un cambio de fase, porque el calor añadido o sustraído durante el cambio de fase no cambia la temperatura.

[pic 12]

En el Sistema Internacional de Unidades el calor específico se expresa en julios por kilogramo kelvin, cuya notación es:

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