Resumen Se decidió escribir un texto guía de la materia, para hacer una contribución a la biblioteca a favor de la Carrera de Ingeniería Agroindustrial y que esta se utilice como material de apoyo a los estudiantes que llevan el curso de Termodinámica




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TRANSICIONES DE FASE



Cuando ocurren cambios de fase de sólido a líquido, líquido a vapor y viceversa, ocurren grandes cambios en el valor de la entalpía de las sustancias. Estos cambios se denominan “Calor latente” y es constante referido a la unidad de masa (valores se encuentran en tablas).
Los cambios de entalpía que tienen lugar en una sola fase se conocen como cambios de “Calor sensible” En los cambios de fase tenemos: calor de fusión, calor de evaporación, calor condensación y calor de sublimación.

Ejercicios   

  • Dieciséis cubos de hielo, cada uno con una temperatura de -10 ºC y un volumen de 8 mililitros, se agregan a un litro de agua a 20 ºC en el recipiente aislado de la figura 2. ¿Cuál es la temperatura de equilibrio del agua?

Utilice (cp.)hielo= 2.1 kJ/kg ºC. Hielo= 917 kg/m3.


  • ¿Cuánta energía se requiere para cambiar un cubo de hielo de 40 gr. de hielo a -10°C a vapor a 110°C?


UNIDAD: 5

TRABAJO Y CALOR
OBJETIVOS

Introducir el concepto básico de trabajo y calor.

Introducir los conceptos básicos de transferencia de calor incluyendo conducción, convección y radiación.

Presentar ejemplos y problemas de práctica que ilustran los conceptos estudiados.
INTRODUCCIÓN

En la Física se analizan formas de energía como energía cinética y la potencial gravitatoria , así como otras formas de energía incluyen la energía almacenada en una batería energía almacenada en un condensador eléctrico, energía potencial electrostática y la energía química debida al enlace de átomos y entre partículas subatómicas que tiene una gran importancia para el químico. El estudio de los principios de la termodinámica permite relacionar los cambios de estas y otras formas de energía dentro de un sistema con las interacciones energéticas en las fronteras de un sistema.
NATURALEZA DE LA ENERGÍA

Al mirar a nuestro alrededor se observa que las plantas crecen, los animales se trasladan y que las máquinas y herramientas realizan las más variadas tareas. Todas estas actividades tienen en común que precisan del concurso de la energía.
La energía es una propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza, es decir, la energía se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo.
La energía está presente también en los cambios químicos, como al quemar un trozo de madera o en la descomposición de agua mediante la corriente eléctrica. La energía puede existir en varias formas: térmica, mecánica, cinética, potencial, eléctrica, química y nuclear, cuya suma conforma la energía total E de un sistema.

Todos los tipos de energía E pueden clasificarse o como energía cinética (Ec) debido al movimiento de un cuerpo, o bien como energía potencial (Ep) debida a la posición de un cuerpo relativa a un campo de fuerzas de otros cuerpos.

Trabajo

En termodinámica, el trabajo puede ser considerado como energía que se transfiere a través de la frontera de un sistema, por ejemplo el sistema que contiene gas en un cilindro. La convención escogida para el trabajo positivo es que si el sistema realiza trabajo sobre el entorno, es positivo, por el contrario si se adiciona energía o trabajo al sistema, es trabajo negativo. Las unidades de trabajo en el sistema SI, Newton –metro (N-m) o Joules [J], en el sistema inglés, las unidades son ft-lbf.

1 Btu= 778 ft-lbf

En mecánica, el trabajo efectuado por una fuerza aplicada sobre una partícula durante un cierto desplazamiento se define como la integral del producto escalar del vector fuerza por el vector desplazamiento. El trabajo es una magnitud física escalar, y se representa con la letra (del inglés Work)



En termodinámica el trabajo que se realiza cuando un gas se expande o se comprime ejerciendo una presión desde un volumen A hasta otro volumen B viene dado por



El trabajo es, en general, dependiente de la trayectoria y, por lo tanto, no constituye una variable de estado. La unidad básica de trabajo en el Sistema Internacional es newton × metro y se denomina joule o julio, y es la misma unidad que mide la energía. Por eso se entiende que la energía es la capacidad para realizar un trabajo o que el trabajo provoca una variación de energía.
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