UNIVERSIDAD CATOLICA DE CUENCA

• Trabajo mecánico y calor• Procesos reversibles.

INTEGRANTES:LUIS SALAZARALEX VALVERDECARLOS LOJAEDISON MOROCHOXAVIER CALLE

TRABAJOW

Entendemos por trabajar a cualquier acción que supone un esfuerzo. En Física el concepto de trabajo se aplica exclusivamente a aquellas acciones cuyo efecto inmediato es un movimiento.

Trabajo

F

TRABAJO

Es una Magnitud Escalar.El trabajo efectuado por una fuerza aplicada durante un cierto desplazamiento se define como el producto escalar del vector fuerza por el vector desplazamiento.

rFW

Trabajo

Unidades

rFW

NewtonF 1

metror 1

……………………(1)

…………………(2)

………..………(3)

Remplazando las ecuaciones (3) y (2) en la ecuación 1

JouleNmmetroNewtonW 1111

En el Sistema Internacional, es el JOULE (newton por metro).

Unidades para trabajoS.I.= Joule = (N · m)C.G.S.=Ergios =(dina· cm)

El producto de se denomina fuerza efectiva , y es la proyección de la fuerza en dirección del desplazamiento, es decir:

)cos(F

F)(Fsen

)cos(F

rFW )cos(

Trabajo

Trabajo

O sea el cargar el peso de la mochila horizontalmente, no se hace trabajo, porque la fuerza (el peso) y el desplazamiento

son perpendiculares.

Fuerza

Desplazamiento

Fuerza

Desplazamiento

rFW )cos(

)1)(90cos(100 mNW 0)1)(0(100 mNW

Ejemplo:Si el cuerpo se desplaza horizontalmente (1 metro) y se ejerce un trabajo perpendicular a ella (100 newton), el trabajo realizado por esta fuerza es:

NULO

POSITIVO

NEGATIVO

F y X sentido contrario

F y X mismo sentido

F y X perpendiculares.

POSIBILIDADES PARA EL TRABAJO MECÁNICO

Trabajo (posibilidades)

Calor

El calor

Características

Efectos

- Dilatación y concentración - Cambios de estado

Propagación

- Conducción- Convección- redición

Procesos

-Isotérmicos

- Isobáricos

- Isofónicos

- Adiabáticos

El calor es definido como algo que es transferido entre 2 sistemas a causa en su diferencia en temperaturas. Los métodos por lo cual se transmite el calor es la conducción, convección y la radiación.La cantidad del algo transferido será presentado por la letra Q.La unidad comúnmente usada en ingeniería es: CALORIA.- es definida como la cantidad de calor requerida para elevar la temperatura de un gramo de agua a presión atmosférica constante desde 14.5 grados a 15.5 grados, por su definición es también llamada caloría-gramo. O su unidad múltiplo que es la kilocaloría, que equivale a 1000cal-gr.En el sistema inglés la unidad utilizada es: BRITISH THERMAL UNIT (unidad térmica inglesa) denominada BTU, y definida como la cantidad de calor requerida para elevar la temperatura de una libra de agua a presión atmosférica constante desde 63 grados a 64grados Fahrenheit.

Calor

Transferencia de calor

1 julio (J)equivale a

0,24 calorías (cal)

El calor es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro cuando están en contacto y a diferente temperatura.

Calor ¿Qué es?

La velocidad de las partículas del cuerpo aumenta al recibir energía (calor)

El aumento es mayor cuanto más calor reciba

el cuerpo

El aumento es mayor cuanto menor es el número de partículas del cuerpo

100 ºC 600 ºC 100 ºC 1200 ºC 100 ºC 900 ºC

Agitación térmicaCada partícula tiene energía cinética (Ec)

Mide la cantidad de energía interna

La suma de las Ec equivale a la energía

interna

La llama es más intensa

La barra es más fina

Calor : energía interna

Cuando el aire se dilata,

aumenta su volumen y hace saltar el tapón

La dilatación del mercurio permite medir la temperatura

Las uniones entre partículas son más débilesSe dilatan más que los sólidos

Partículas estrechamente unidas. Son los que menos se dilatan

Sólidos Líquidos Gases

Junta de dilatación

Calor : dilatación

Sólido

Líquido

Gas

Cambios progresivos

Cambios regresivos

Fusi

ón

Sol

idifi

caci

ón

Sublimación

Sublimación

regresiva

Vaporización

Condensació

n

Cambios de estado

Sentido de propagación del calor por conducción

Las partículas aumentan su energía cinética

Partículas del sólido

Calor: conducción

Es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas.

Partículas del gas

Partículas del líquido

Corrientes de convección

Calor: convección

se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas.

A mayor temperatura, mayor es la energía

radiante emitida

Invernadero

Radiación solarRadiación

emitida por las plantas

Calor: radiación

La radiación se da la transferencia de calor sin contacto entre cuerpos.

Calor: proceso isotérmico

Si el proceso es Isotérmico, al no haber cambio de temperatura, tampoco varia la energía interna, Ei=constante, por lo que la variación es cero, ∆Ei=0.

Para esto, tiene que cumplirse que toda la energía que recibe el sistema debe ser transformada en trabajoQ=W

Calor: proceso isobárico

Si el proceso es Isobárico se efectúa a presión constante. El calor puede entrar o Salir y el trabajo mecánico se calcula con la expresión.W=P (Vf-Vi).Debido a que varia el volumen y la temperatura, también varia la energía interna Ei.

Si el proceso es Isocorico, no hay trabajo en ningún sentido, W=0. Ello se debe a que no hay variación de volumen, lo cual provoca que todo el calor recibido incremente su energía interna, Ei, y por lo consiguiente su temperatura y presión.

Calor: proceso isocorico

Calor: proceso adiabático

Si durante un proceso no se subministra ni se remueve calor de un sistema, se dice que el sistema cumple un procesos adiabático, ejemplo:Si durante un proceso se añade 10 kcal a un sistema Q= +10 kcal, indicamos con el signo positivo que se ha subministrado calor al sistema. Si se removiesen del sistema 10 kcal: Q= -10 kcal.

Procesos reversibles

Procesos reversibles

Un procesos reversible puede ser definido como aquel durante el cual:

a. Ninguna parte del sistema o su medio alrededor se diferencia de un estado de equilibrio por mas que una cantidad infinitesimal.

b. No ocurre ninguna clase de fricción.

Procesos reversibles

Procesos reversibles

Para satisfacer el primero de los requerimientos es necesario:

1. Que las fuerzas dentro del sistema estén muy aproximadamente balanceadas.

2. Que las fuerzas en cada parte del medio alrededor estén muy muy apropiadamente balanceadas.

3. Que las fuerzas ejercidas por el sistema sobre su medio alrededor sea muy aproximadamente igual a las fuerzas ejercidas por el medio sobre el sistema.

4. Que la temperatura del sistema sea muy aproximadamente uniforme.5. Que la temperatura de cada parte del medio alrededor sea muy

aproximadamente uniforme.

Procesos reversibles

Otro tipo de proceso interesante es el llamado PROCESO INTERNAMENTE REVERSIBLE.

Es aquel en el que:

Procesos reversibles

a. El sistema en si se comporta exactamente como lo haría si todo el proceso fuera reversible.

b. Ocurren irreversibilidades ( fricción y desviaciones finitas del equilibrio ) en el medio que lo rodea.

Procesos reversibles y trabajo

Procesos reversibles y trabajo

Se puede definir como almacén de calor a cualquier cuerpo que esta a temperatura uniforme y es de tamaño tal que la transferencia de una cantidad finita de calor adentro o afuera de el no produce un cambio perceptible en su temperatura, ejemplo: la atmósfera o un gran lago pueden ser considerados como almacenes de calor, puesto que la adición o remoción de cantidades de calor moderadas no afectara su temperatura.

Consideremos un sistema consistente en un gas confinado dentro de un cilindro equipado con un émbolo y supongamos que el cilindro esta en contacto con un almacén de calor.Si la temperatura del gas se eleva sobre la temperatura del almacén fluirá calor del gas al almacén, o al contrario si la temperatura del gas desciende con respecto a la del almacén.- Puede hacerse que el gas atraviese por tales cambios de temperatura comprimiéndolo o expansionándolo y haciéndole que efectué un trabajo.- Una manera de comprimir el gas es colocar una pesa adicional, sobre el émbolo.