PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA APLICADOS A LA INGENIERIA HIDROENERGETICA

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FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

TEMA               :    PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA

CURSO             :     FISICA

DOCENTE        :     ING. JORGE VASQUEZ SILVA

ESTUDIANTES:       GRUPO “6”

FECHA              :     10/12/2014

CACATACHI – TARAPOTO

• PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA APLICADOS  A LA INGENIERIA HIDROENERGETICA

INTRODUCCCION

Es muy importante que los estudiantes empiecen a profundizar en este tema de la termodinámica y tengan una buena base de conocimientos acerca de todos estos fenómenos naturales, ya que es imprescindible establecer una clara distinción entre tres conceptos básicos: temperatura, calor y energía interna. Para entender esta ley, es útil imaginar un gas encerrado en un cilindro, una de cuyas tapas es un émbolo móvil y que mediante un mechero podemos agregarle calor, o aplicándola en nuestra vida cotidiana como por ejemplo, cada vez que conducimos un automóvil, que encendemos un aire acondicionado o cocinamos algún alimento, recibimos sin darnos cuenta los beneficios prácticos de la termodinámica; o sea el estudio de las relaciones en las que intervienen su tres conceptos básicos. Ya que esta ley, es fundamental para entender tales procesos, es al mismo tiempo una extensión del principio de conservación de la energía. La cual desempeña un papel  muy importante en todas las áreas de la física y la primera ley tiene una utilidad muy amplia.

• CALOR Y ENERGIA INTERNA

 EL calor es aquello que siente un ser vivo ante una temperatura elevada. La física entiende el calor como la energía que se traspasa de un sistema a otro o de un cuerpo a otro, una transferencia vinculada al movimiento de moléculas , átomos  y otras partículas.

En este sentido, el calor puede generarse a partir de una reacción química (como la combustión), una reacción nuclear (como aquellas que se desarrollan dentro del Sol) o una disipación (ya sea mecánica, fricción, o electromagnética, microondas).

Es importante tener en cuenta que los cuerpos no tienen calor, sino energía interna. Cuando una parte de esta energía se transfiere de un sistema u  otro hacia otro que se halla a distinta temperatura, se habla de calor. El traspaso de calor se producirá hasta que los dos sistemas se sitúen a idéntica temperatura y se alcance el denominado equilibrio térmico.

La cantidad de energía térmica que se traspasa se calcula y se expresa en calorías . Esta unidad de medida (no oficial) refleja la cantidad energética requerida para elevar, de 14,5º a 15,5º Celsius, la temperatura de un gramo de H2O (agua). En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de energía se conoce como joule. Una caloría resulta equivalente a 4,184 joules.

Existen otros usos del término calor, por lo general relacionados con un sentido simbólico. El calor puede ser, por lo tanto, sinónimo de enardecimiento y exaltación. Ejemplo:

 “El calor del público se hizo sentir en el estadio”) o referirse a lo más intenso de una acción (“Su ropa se rompió en el calor de la batalla”).

• CALOR ESPECÍFICO Y CALORIMETRIA

La Capacidad calorífica es una propiedad del sistema en su conjunto y depende de las propiedades de todas las partes del sistema. Además, como se ha indicado, no tiene el mismo valor para un proceso a presión constante que para uno a volumen constante.

La unidad de la capacidad calorífica es la de una energía dividida por una temperatura, en el SI se mide en J/K (aunque aun existen tablas donde aparece en cal/°C).

En el caso de una sustancia pura (agua, o un gas ideal, o incluso una mezcla de gases como el aire), la capacidad calorífica es una propiedad extensiva, proporcional a la cantidad de sustancia.

A partir de ella se define una propiedad específica: la capacidad calorífica por unidad de masa, más conocida como calor específico

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En términos del calor específico, la cantidad de calor necesaria para producir un aumento diferencial de temperatura y uno finito

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El calor específico tiene unidades en el SI de J/(kg·K). Su valor, como el de C es dependiente de la temperatura, y tiene un valor diferente según sea un proceso a volumen constante (cv) o a presión constante (cp). Para sólidos y líquidos se suele tabular su valor a presión constante a la presión atmosférica y a una temperatura dada.

Así, su valor para algunas sustancias habituales es

En la red pueden encontrase más valores para sólidos, líquidos y gases.

En el caso del agua su valor comienza por 4.204 kJ/(kg·K) a 0°C, baja hasta 4.178 a 35°C y vuelve a aumentar hasta 4.219 a 100°C. A temperatura ambiente, un valor de 4.18, con solo dos cifras decimales, suele ser más que suficiente.

Así para calentar 1kg de agua desde 0°C a 100°C, usando el valor anterior se necesitan

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Un valor más exacto, usando la tabla de la referencia anterior y considerando incrementos de 5°C en 5°C nos da un calor de 440 kJ. El error, aunque apreciable, es de solo el 5%. Este error se reduce aún más si consideramos incrementos menores de temperatura.

La calorimetría es la ciencia de medir el calor de las reacciones químicas o de los cambios físicos. El instrumento utilizado en calorimetría se denomina calorímetro. La palabra calorimetría deriva del latino "calor". El científico escocés Joseph Black fue el primero en reconocer la distinción entre calor y temperatura, por esto se lo considera el fundador de calorimetría.

Fue mediante calorimetría que Joule calculó el equivalente mecánico del calor demostrando con sus experiencias que 4.18 J de cualquier tipo de energía equivalen a 1 caloría  

• CALOR LATENTE

Desde la perspectiva de la física  el calor puede definirse como latente cuando se necesita y aplica en modificaciones de estado sin que ello represente un aumento de la temperatura del cuerpo que lo recibe. Esto quiere decir que la energía que necesita un material para modificar su estado (que puede variar entre sólido hacia líquido o de líquido hacia un estado gaseoso) no se traduce en un incremento térmico. En otras palabras, pasar de gaseoso a líquido o de líquido a sólido es un proceso que permite liberar la misma cantidad de energía.

La idea de calor latente surgió en la antigüedad ya que, al notar que cuando se producía un cambio de fase no se modificaba la temperatura, se pensaba que el calor  quedaba escondido (latente). En cambio, si el calor se aplicaba a una sustancia que variaba de fase y aumentaba la temperatura, se hablaba de calor sensible.

Un ejemplo de calor latente se obtiene cuando el hielo  se derrite y el agua  vuelve al estado líquido. Al aplicar calor al hielo, la temperatura asciende hasta que llega a los 0ºC, que es cuando se produce el cambio de estado. A partir de ese momento, pese a  que se siga aplicando calor, la temperatura no aumentará hasta que el hielo se haya derretido del todo

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