Transferencia de Energía en las formas de Trabajo y Calor

Transferencia de Energía en las formas de Trabajo y Calor

1.- ¿Mediante qué formas la energía puede cruzar las fronteras de un sistema?        

Energía puede cruzar los límites de un sistema cerrado en dos formas: calor y trabajo.

[pic 1]

2.- ¿Cuándo es calor la energía que cruza las fronteras de un sistema y cuándo es trabajo?

La forma de energía que cruza la frontera de un sistema cerrado a causa de una diferencia de temperatura es el calor; todas las demás formas son el trabajo.

3.- ¿Qué es un proceso adiabático? y ¿Qué es un sistema adiabático?

Un proceso adiabático es un proceso durante el cual no hay transferencia de calor. Un sistema que no intercambiar el calor con su entorno es un sistema adiabático.

4.- ¿Cuáles son las convenciones de signo para el calor y el trabajo?

Por convenio, el calor transferido a un sistema se considera positivo. Si se transfiere calor desde un sistema se considera negativo. Es lo contrario del convenio elegido para el trabajo; si un sistema realiza trabajo sobre su entorno éste es positivo. Un calor positivo añade energía al sistema mientras que un trabajo positivo resta energía al sistema. El trabajo que realiza un embolo que comprime un fluido es negativo mientras que un fluido expandiéndose en contra del embolo es positivo.

5.- Un gas se comprime en un dispositivo de cilindro-émbolo y como consecuencia aumenta su temperatura. ¿Hay una interacción de calor o de trabajo en el gas?

 Es trabajo ya que al tener presión hace que el dispositivo se expande

6.- Un cuarto se calienta por el efecto de una plancha que se dejó conectada. ¿Hay una interacción de calor o de trabajo? Tome el cuarto completo, incluso la plancha, como el sistema.

Tiene ambas interacciones pues la plancha al estar conectada tiene trabajo eléctrico y por consiguiente intercambia calor con el cuarto ya que hay diferencias de temperatura        

7.- Un cuarto se calienta como resultado de la radiación solar que entra por las ventanas. ¿Hay una interacción de calor o trabajo en el cuarto?

Tiene interacción de calor por radiación ya que hay intercambio de calor por medio de ondas electromagnéticas.

8.- Un cuarto aislado se calienta quemando velas. ¿Se trata de una interacción de calor o trabajo? Considere el cuarto completo, incluyendo las velas, como el sistema. Seria de trabajo pues hay un proceso de energía interna (química), en cuanto al calor como la vela está en un sistema aislado se le considera adiabático y no hay intercambio de calor por lo que se considera Q=0.

9.- ¿Qué son las funciones de punto y de trayectoria? Proponga algunos ejemplos.

la función punto es aquella en la cual solo importa el estado inicial y final de un proceso, sin importar que ocurrió en el medio. Mientras que la función trayectoria si toma en cuenta todo lo que ocurrió en el camino para llegar desde un punto inicial y punto final de un sistema. Ejemplos:

Trabajo mecánico: cuando una persona corre, utiliza energía obtenida de los

alimentos, la cual se metaboliza y se convierte en energía que servirá para

realizar el trabajo

Trabajo mecánico: cuando una persona corre, utiliza energía obtenida de los

alimentos, la cual se metaboliza y se convierte en energía que servirá para

realizar el trabajo

Trabajo mecánico: cuando una persona corre, utiliza energía obtenida de los

alimentos, la cual se metaboliza y se convierte en energía que servirá para

realizar el trabajo

inflar un globo, hervir agua.

El sonido generado por una tetera con agua hirviendo debido al vapor expulsado

Trabajo de frontera móvil                                                                                

1.- (3-30C) En una gráfica P-v, ¿Qué representa el área bajo la curva del proceso?[pic 2]

Representa el límite del trabajo para procesos de cuasi equilibrio

Si representamos en un diagrama p-V los estados iniciales (A) y final (B), el trabajo es el área encerrada bajo la curva que representa la transformación experimentada por el gas para ir desde el estado inicial al final. Como se observa en la figura, el trabajo depende de cómo es dicha transformación.

[pic 3]

2.- (3-31C) Explique por qué la salida de trabajo es mayor cuando un proceso sucede en cuasi equilibrio:

Este es mayor ya que como funciona a velocidades muy bajas y es como viéramos en el ejemplo al empujar el embolo en cuasi equilibrio este genera mayor fuerza

[pic 4][pic 5][pic 6]

3.- (4-2C) ¿El trabajo de frontera asociado con sistemas de volumen constante es siempre cero?

si

4.- (4-3C) Un gas ideal se expande de un estado con volumen inicial especificado a un volumen final dos veces mayor, primero bajo un proceso a presión constante (isobárico) y después bajo un proceso a temperatura constante (isotérmico). ¿En cuál caso el trabajo efectuado es mayor?

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