Termodinamica Trabajo Final

Termodinamica Trabajo Final

1. Que es una frontera móvil?

Una frontera móvil es una frontera que se mueve en vaivén dentro de um embolo

1. Definir un sistema cuasi equilibrio

Eso pasa cuando todo el tiempo el sistema permanece infinitesimalmente cerca de un estado de equilibrio

1. Es el trabajo de frontera móvil una función de trayectoria o de punto. Explicar. ver figura 4-4 del libro.

El trabajo de frontera móvil es una función de trayectoria porque si no fuera una función  de la trayectoria, ningún dispositivo cíclico (motores automotrices, centrales eléctricos) podría operar como productor de trabajo.

4.- Dibujar Y explicar la curva de fase que describe el trabajo de compresión y expansión de un cilindro.

El proceso de expansión en cuasiequilibrio descrito se muestra en el diagrama P-V de la figura, en la que el área diferencial dA es igual a  P dV, que es el trabajo diferencial.

El área bajo la curva de proceso representa el trabajo de frontera; es igual en magnitud al trabajo hecho en cuasiequilibrio durante una expansión o proceso de compresión de un sistema cerrado. En el diagrama, esto representa el trabajo de frontera hecho por unidad de masa.

5.- De la ecuación de trabajo de frontera móvil aplicada a un cilindro de motor

[pic 1]

Explicar cada uno de los términos y describir una situación real o imaginaria donde el trabajo en esta aplicación sea nulo.

En un motor de automóvil, el trabajo de frontera realizado mediante la expansión de gases calientes, se usa para vencer la fricción entre el émbolo y el cilindro, remover el aire atmosférico del camino de émbolo y hacer girar el cigüeñal. Por supuesto, el trabajo usado para vencer la fricción aparece como calor de fricción y la energía transmitida por el cigüeñal pasa a otros componentes (como los neumáticos) para efectuar ciertas funciones.

6.- Haga un análisis de comparación entre los gráficos 4-6 y 4-7 del libro de texto y haga notar las diferencias. Éstos son el resultado de los ejercicios resueltos correspondientes.

En el diagrama 4-6 el área bajo la curva de proceso es cero, esto es porque el trabajo de frontera realizado durante un proceso a volumen constante es siempre cero.

En el diagrama 4-7, Aunque no se expresa explícitamente, se muestra como la presión del vapor dentro del cilindro permanece constante durante este proceso, ya que tanto la presión atmosférica como el peso del émbolo permanecen constantes.

Su diferencia recae en que el primero es a volumen constante mientras que el otro es un proceso a presión constante.

7.- Léase el ítem 4.2 sobre balance de energía para sistemas cerrados y haga un resumen de no más de dos párrafos sobre el tema o un cuarto de página.

El balance de energía para cualquier sistema que experimenta alguna clase de proceso se expresó como la diferencia entre la energía total que entra y la energía total que sale del sistema. Estas  relaciones son de naturaleza intuitiva y son fáciles de usar cuando se conocen las magnitudes y las direcciones de las transferencias de calor y trabajo. El balance de energía se puede expresar por unidad de masa. Para un sistema cerrado que experimenta un ciclo, los estados inicial y final son idénticos, por lo que ∆E = 0.

El calor y el trabajo no son distintos como cantidades de energía,  y se les diferencia ya que después de todo, el cambio en el contenido de energía de un sistema es igual a la cantidad de energía que cruza las fronteras del sistema, y no importa si la energía los cruza en forma de calor o trabajo.

8.- Defina que el calor específico. A volumen constante y presión constante. Haga referencia a las propiedades que se definen por medio de los colores específicos.

El calor específico se define como la energía requerida para elevar en un gradola temperatura de una unidad de masa de una sustancia.

Calor específico a volumen constante se puede considerar como la energía requerida para elevar en un gradola temperatura de una unidad de masa de una sustancia cuando el volumen se mantiene constante.

 El calor específico a presión constante realiza la misma función pero cuando se mantiene constante la presión.

El calor específico a presión constante es siempre mayor que porque a presión constante se permite que el sistema se expanda y la energía para este trabajo de expansión también debe ser suministrada al sistema.

9.- Interpreten las observaciones hechas por el autor de las ecuaciones 4-19 y 4-20 sobre Cv y Cp.

Una  observación es que son relaciones de propiedades  y como tales son independientes deltipo de proceso;por lo tanto, son válidas para cualquier sustancia que experimentacualquier proceso.

La otra observación es queCvestá relacionado con los cambios de energía interna mientras que Cpcon los cambios de entalpía. Esto es porque el cambio de energía interna resulta debido a la temperatura a volumen constante y el cambio de entalpía resulta con la temperatura a presión constante.

10.- Qué importancia tiene la afirmación que se hace al pie de la figura 4-21 de que el calor específico cambia con la temperatura, con relación a la entalpía y la energía interna.

El cambio en la energía interna se da por cambio unitario de temperatura a volumen constante. Asimismo, el cambio en la entalpía de una sustancia se da por cambio unitario en la temperatura a presión constante.

La importancia que tiene es que tanto la energía interna como la entalpía de una sustancia se pueden modificar mediante la transferencia de energía en cualquier forma, con el calor como una de las posibles formas de ellas. Por lo tanto, el término energíaespecífica es quizá más apropiado que el de calor específico, lo cual significa que la energía se transfiere en forma de calor.

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