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Calor

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PRIMERA LEY TERMODINAMICA Y CALOR Universidad Experimental de Guayana Vicerrectorado Académico Departamento de Ciencia y Tecnología Asignatura: Termodinámica MSc Ing, Lilian Castillo

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PRIMERA LEY TERMODINAMICA Es una generalización de la ley de conservación de la energía que incluye los posibles cambios en la energía interna Es una ley válida en todo el Universo y se puede aplicar a todos los tipos de procesos, permite la conexión entre el mundo macroscópico con el microscópico. Realizando trabajo por o sobre el sistema, considerando la medición de las variables macroscópicas tales como presión, volumen y temperatura. Transferencia de calor, la que se realiza a escala microscópica.

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PRIMERA LEY TERMODINAMICA Si se mide experimentalmente la cantidad Q – W para diferentes procesos que se realicen para ir desde el estado inicial al estado final, se encuentra que su valor no cambia, a esta diferencia de Q – W se le llama cambio de energía interna del sistema. Entonces se puede escribir la primera ley de la termodinámica: ΔEc + ΔEp + ΔU + W = Q Por esta razón se considera a la energía interna como una función de estado, que se mide en J y se simboliza por U, el cambio de energía interna es ΔU = Uf – Uo

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PRIMERA LEY TERMODINAMICA La forma correcta de escribir la ecuación de la primera ley de termodinámica es considerando diferenciales, ya que si se le agrega o quita una pequeña cantidad de calor dQ al sistema y se realiza una cantidad de trabajo diferencial dW por o sobre el sistema, la energía interna cambia en una cantidad dU: dU = dQ – dW

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PROCESOS ADIABATICOS En Termodinámica se designa como proceso adiabático a aquel en el cual el sistema (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno. El término adiabático hace referencia a elementos que impiden la transferencia de calor con el entorno

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PROCESOS ADIABATICOS Un proceso adiabático es aquel que se realiza sin intercambio de calor entre el sistema y el medioambiente, es decir, Q = 0. ΔU = -W Al aplicar la primera ley de la termodinámica, se obtiene

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PROCESOS ADIABATICOS EJEMPLOS Una pared aislada se aproxima bastante a un límite adiabático La temperatura adiabática de llama, es la temperatura que podría alcanzar una llama si no hubiera pérdida de calor hacia el entorno En climatización los procesos de humectación (aporte de vapor de agua) son adiabáticos, puesto que no hay transferencia de calor, a pesar que se consiga variar la temperatura del aire y su humedad relativa.

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PROCESOS ADIABATICOS En un proceso adiabático, si un gas se expande (comprime), la presión disminuye (aumenta), el volumen aumenta (disminuye), el trabajo es positivo (negativo), la variación de energía interna ΔU es negativa (positiva), es decir la Uf < Uo (Uf > Uo) y el gas se enfría (calienta).

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CALOR El Calor, (símbolo Q), se define como la energía De una sustancia la cuál atraviesa las fronteras del sistema. El flujo de calor es una transferencia de energía que se produce únicamente como consecuencia de las diferencias de temperatura.

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La constante de proporcionalidad, llamada calor específico, es igual a 4.186 J/(g ºC). Se demuestra que una caloría, que se conoce como el equivalente mecánico del calor, es exactamente igual a 4.186 J, sin importar quien produce el aumento de temperatura: 1 cal = 4.186 J CALOR 1 cal = 4.186 J = 3.97x10-3 Btu 1 J = 0.239 cal = 9.48x10-4 Btu 1 Btu = 1055 J = 252 cal

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TIPOS DE CALOR Denotado por c y se define como la cantidad de calor que se le debe entregar a 1 gramo de sustancia para aumentar su temperatura en 1 grado Celsius. Matemáticamente, la definición de calor específico se expresa como: Calor Específico Las unidades de calor específico son:

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TRANSFERENCIA DE CALOR El calor puede transferirse de tres formas: por conducción, por convección y por radiación. La conducción es la transferencia de calor a través de un objeto sólido: es lo que hace que el asa de un atizador se caliente aunque sólo la punta esté en el fuego La convección transfiere calor por el intercambio de moléculas frías y calientes: es la causa de que el agua de una tetera se caliente uniformemente La radiación es la transferencia de calor por radiación electromagnética (generalmente infrarroja): es el principal mecanismo por el que un fuego calienta la habitación.

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TRANSFERENCIA DE CALOR EJEMPLOS

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TRAYECTORIA DE CALOR POR UNIDAD DE MASA q = Q/m Q: calor del sistema m: masa del sistema. TRANSFERENCIA DE CALOR

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Son fenómenos transistores , los sistemas nunca poseen calor de trabajo Son diferenciales magnitudes dependen de la trayectoria. ECUACIONES EN LOS DIFERENTES PROCESOS: Proceso adiabático Q= Δ U + W W= - Δ U GAS: W= - Δ U = – (CV (T2 – To)) Sustancias puras: W= - Δ U = – (U2 – Uo) COMPARACION DE TRABAJOY CALOR

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TRANSFERENCIA DE CALOR Proceso isométrico Q= Δ u + W Q= Δ u = CV (T2 – To) Gas ΔU = (U2 – Uo) Sustancias Puras Proceso Isotérmico Q= W + Δ u Gas: Q = RTLn (V2 / Vo) Sustancias Puras: Q= RTLn (v2 / vo) +(U2 – Uo) )

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Proceso politrópico Q= Δ U + W Gas: Q = W +CV (T2 – To) Sustancias puras: Q= Δ U + W Q= (U2 – Uo ) + W Proceso isobarico Gas: P (V2 – Vo) + CV (T2 – To) Sustancias puras: P (v2 – vo) + (U2 – Uo) COMPARACION DE TRABAJOY CALOR

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GRACIAS POR SU ATENCION

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