Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 4. Módulo 2. Transparencia 1.

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1 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 4. Módulo 2. Transparencia 1 Balance de energía para sistemas cerrados: la primera ley y el calor Balance de energía para sistemas cerrados La primera ley y el calor

2 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 4. Módulo 2. Transparencia 2 Balance de energía para sistemas cerrados: la primera ley y el calor Definición de calor...

3 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 4. Módulo 2. Transparencia 3 Balance de energía para sistemas cerrados: la primera ley y el calor La primera ley El trabajo adiabático realizado sobre un sistema cerrado es independiente de la trayectoria para dos estados dados. W hacia –W hacia,adb,1–2

4 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 4. Módulo 2. Transparencia 4 Balance de energía para sistemas cerrados: la primera ley y el calor Calor: resultado de procesos no adiabáticos Trayectoria no adiabática, i.e., Q 1-2 > 0. Trayectoria adiabática, i.e., Q 1-2 = 0. P1P1 P2P2

5 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 4. Módulo 2. Transparencia 5 Balance de energía para sistemas cerrados: la primera ley y el calor Calor definido –W hacia,adb,1–2 –W hacia,1–2

6 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 4. Módulo 2. Transparencia 6 Balance de energía para sistemas cerrados: la primera ley y el calor Calor definido Transferencia de calor al sistema: Transferencia de calor desde el sistema: W hacia,1–2 – W hacia,adb,1–2

7 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 4. Módulo 2. Transparencia 7 Balance de energía para sistemas cerrados: la primera ley y el calor Balances de energía...

8 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 4. Módulo 2. Transparencia 8 Balance de energía para sistemas cerrados: la primera ley y el calor Balances de energía = Cambio de la energía en el sistema - Transferencia de calor en la frontera del sistema Trabajo realizado por el sistema Trabajo realizado por el sistema Estos términos se evalúan en la frontera del sistema. Representan interacciones energéticas entre el sistema y su ambiente.

9 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 4. Módulo 2. Transparencia 9 Balance de energía para sistemas cerrados: la primera ley y el calor Salida de trabajo mecánico Pérdida de calor, (W) Motor Entrada de fuerza eléctrica (W) m z Ejemplo 1 entra fuera

10 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 4. Módulo 2. Transparencia 10 Balance de energía para sistemas cerrados: la primera ley y el calor Motor m Ejemplo 1 En la operación estable no hay cambio de estado del sistema, y entra fuera entrafuera pérdida

11 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 4. Módulo 2. Transparencia 11 Balance de energía para sistemas cerrados: la primera ley y el calor Ejemplo 2 M B m Trabajo mecánico para incrementar la masa, m Pérdida de calor del motor Fuerza = mg La batería almacenó energía. Se libera en forma de corriente eléctrica. Frontera del sistema

12 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 4. Módulo 2. Transparencia 12 Balance de energía para sistemas cerrados: la primera ley y el calor Ejemplo 2 En la operación en transición la energía química almacenada en la batería se convierte en fuerza eléctrica y en trabajo mecánico y calor. pérdida hacia M B m

13 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 4. Módulo 2. Transparencia 13 Balance de energía para sistemas cerrados: la primera ley y el calor Ejemplo 3 Q5Q5Q5Q5 Para analizar correctamente este arreglo todas las transferencias de energía y trabajo deben contabilizarse. ¿Dónde está la fuente primaria? ¿Cuáles son los sistemas de posible análisis? B W Motor Q1Q1Q1Q1 Q2Q2Q2Q2 Q3Q3Q3Q3 Q4Q4Q4Q4 Ventilador Batería

14 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 4. Módulo 2. Transparencia 14 Balance de energía para sistemas cerrados: la primera ley y el calor Ejemplo 4 Estanque solar Estanque solar

15 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 4. Módulo 2. Transparencia 15 Balance de energía para sistemas cerrados: la primera ley y el calor Procesos cíclicos...

16 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 4. Módulo 2. Transparencia 16 Balance de energía para sistemas cerrados: la primera ley y el calor Procesos cíclicos P1P1 P2P2 S1S1S1S1 S2S2S2S2 hacia hacia,1–2

17 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 4. Módulo 2. Transparencia 17 Balance de energía para sistemas cerrados: la primera ley y el calor Equivalencia del calor y el trabajo Este es un resultado importante que dice que el calor y el trabajo cíclicos son lo mismo. Establece que el calor y el trabajo son formas diferentes de energía. ciclo hacia

18 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 4. Módulo 2. Transparencia 18 Balance de energía para sistemas cerrados: la primera ley y el calor Conceptos y términos clave Proceso adiabático Ciclo Calor cíclico Trabajo cíclico Energía Calor Transferencia de calor Energía interna