Termodinamica

Trabajo (W)

1.1 Definición de trabajo

En termodinámica siempre representa un intercambio de energía entre un sistema y su entorno.

El trabajo es una transferencia de energía, es decir, es un paso de energía de un sitio a otro, no es algo que se tiene o se almacena.

1.2 Unidades de trabajo

Las unidades de trabajo es por lo tanto, el newton-metro, la cual se llama joule (J). Esta es la única unidad de energía internacionalmente reconocida

Formas mecánicas del trabajo:

2.1 Trabajo de frontera móvil y proceso poliprotico

El trabajo de frontera móvil

Es la principal forma de trabajo relacionada a motores de automóviles, durante su expansión, los gases de combustión fuerzan al embolo a moverse, el cual a su vez obliga al cigüeñal a girar.

Proceso poli trópico.

Es aquel proceso de cuasi equilibrio que se rige por la relación pvn =C

Un sistema pistón cilindro está sujeto a un proceso de expansión para la cual la relación entre la presión y volumen está dada por la presión inicial es 3bars el volumen inicial es 0.1m3 y el volumen final es 0.2m3.

Un proceso poli trópico es un tipo general de procesos caracterizado por la relación

Siendo k un cierto exponente real. Entre los casos particulares de procesos poli trópicos tenemos

k = 0 es uno a presión constante.

k = 1 es un proceso isotermo

k = γ donde γ = cp / cv, como se ve al estudiar la relación entre calor y trabajo, esta es la ley que gobierna los procesos adiabáticos cuasi estáticos. Como caso particular importante, para el aire γ = 1.4

es un proceso a volumen constante.

2.2 Trabajo gravitacional

La gravedad se refiere a la fuerza ejercida entre la Tierra y los objetos situados en su superficie o cerca de ella. Por ello, cuando se levanta un objeto desde el suelo hasta la superficie de una mesa, por ejemplo, se realiza trabajo al tener que vencer la fuerza de la gravedad, dirigida hacia abajo; la energía comunicada al cuerpo por este trabajo aumenta su energía potencial.

2.3 Trabajo de aceleración

Es la variación de la velocidad de un objeto por unidad de tiempo. La velocidad se define como vector, es decir, tiene módulo (magnitud), dirección y sentido. De ello se deduce que un objeto se acelera si cambia su celeridad (la magnitud de la velocidad), su dirección de movimiento, o ambas cosas. Si se suelta un objeto y se deja caer libremente, resulta acelerado hacia abajo. Si se ata un objeto a una cuerda y se le hace girar en círculo por encima de la cabeza con celeridad constante, el objeto también experimenta una aceleración uniforme; en este caso, la aceleración tiene la misma dirección que la cuerda y está dirigida hacia la mano de la persona.

2.4 trabajo de eje

Es la transmisión de energía mediante un eje rotatorio en una práctica. La potencia transmitida mediante el eje es el trabajo del eje efectuado por una unidad de tiempo, se expresa como: Wsh=2π.n.t

Donde n, es el número de revoluciones por unidad de tiempo.

2.5 Trabajo de Resorte

Un sistema físico común en el que la fuerza varía con la posición, es el de un cuerpo conectado a un resorte. Si el resorte, orientado en dirección del eje

x, se deforma desde su configuración inicial, es decir se estira o se comprime, por efecto de alguna fuerza externa sobre el resorte, instantáneamente actúa una fuerza F producida por el resorte contra el objeto que ejerce la fuerza externa,

Calor (Q)

3.1 Definición de calor

Es el proceso de transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas.

3.2 unidades de calor

La cantidad de calor se expresa en las mismas unidades que la energía y el trabajo, es decir, en julios. Otra unidad es la caloría, definida como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua a 1 atmósfera de presión desde 15 hasta 16 °C.

Diferencias y similitudes entre trabajo y calor

Similitudes Calor (Q) Trabajo (W)

1 Es el proceso de transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas.

El trabajo es una transferencia de energía, es decir, es un paso de energía de un sitio a otro, no es algo que se tiene o se almacena.

Diferencias Calor (Q) Trabajo(W)

1 Cantidad de energía transmitida por un sistema sin variación de sus parámetros externos.

Cantidad de energía

transmitida por un sistema

con variación de sus parámetros externos

2 Flujo de energía a través de la superficie que limita al sistema, como consecuencia de un gradiente de temperatura.

Trabajo se refiere a un mecanismo diferente de transferencia de energía entre sistemas y su medio exterior.

3 Energía transferida de uno a otro sistema en escala atómica, sin que se realice trabajo mediante interacción térmica

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