2016 0 NFG Semana 6
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Sesin 31
Logros esperados:
Establecer y discutir la primera ley de la termodinmica.
Representar la transferencia de calor y el trabajo efectuado en un proceso
termodinmico.
Utilizar la primera ley de la termodinmica al relacionar transferencia de calor,
trabajo efectuado y cambio de energa interna.
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Distinguir los procesos adiabtico, isofnico, isobrico e isotrmico.
Calor
Calor se define como la transferencia de energa a travs
de la frontera de un sistema debido a una diferencia de
temperatura entre el sistema y sus alrededores
El trmino de calor tambin se utilizar para representar
la cantidad de energa transferida por este mtodo
Trabajo en Termodinmica
Se puede hacer trabajo en un
sistema deformable, como un
gas.
Consideremos un cilindro con
un pistn mvil
La fuerza es aplicada para
comprimir lentamente el gas.
La
compresin
es
lo
suficientemente lenta para
que
todo
el
sistema
permanezca esencialmente en
equilibrio trmico.
Esto se dice que ocurren
cuasi-estticamente.
5
Los procesos en un
diagrama PV
Tipos de procesos
termodinmicos
Diagramas PV
El estado del gas en cada paso se
puede trazar en un grfico
llamado un diagrama PV.
Esto nos permite visualizar el
proceso mediante el cual el
gas est progresando.
Utilice la figura mostrada
para comprimir el pistn y
observar
el
trazado
resultante. Trabajo positivo.
El trabajo depende del
camino termodinmico
Please
replace with
active figure
20.4
10
12
14
15
Ejemplo 01:
El volumen del gas se
reduce primero de Vi a Vf a
presin constante Pi
A continuacin, la presin
aumenta de Pi a Pf
mediante la adicin de calor
a volumen constante Vf
W = -Pi (Vf Vi)
16
Ejemplo 02:
La presin del gas se
incrementa de Pi a Pf en
un volumen constante
El volumen se redujo de
Vi a Vf
W = -Pf (Vf Vi)
17
Ejemplo 03:
La presin y el volumen
cambian continuamente
Para evaluar la cantidad
real de trabajo, la funcin
P(V) debe conocerse.
18
Ejemplo 04:
19
20
21
22
23
a)
b)
24
25
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27
28
Resumen
Lo siguiente es un simple sumario de los procesos
mencionados.
:
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Sesin 32
Taller de problemas
Logros esperados:
Discutir y resolver problemas relacionados con los temas de
estudio.
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A) BC
B) CD
C) DE
D) EA
E) BA
C
E
V
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34
35
36
37
Sesin 33
Aprendizaje autnomo
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40
41
1.
42
2.
43
3.
44
7,5
2,0
8,3
17
50
45
Rptas:
VA = 0,927 L; TD = 1,18 x 103 K
W = -28,0 J
U = 0,00 J
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Rptas:
a) Q = + 300 J; U = 0 J
b) Q = 0 J; U = - 300 J
c) Q = + 750 J; U = + 450 J
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Sesin 34
Logros esperados:
Resolver problemas de transferencia de calor por conduccin.
Resolver problemas de transferencia de calor por conveccin y
radiacin.
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49
El hierro al rojo
50
51
La constante k se le llama
conductividad trmica.
Materiales con un k grande son
llamados conductores; aquellos con
valores pequeos son llamados
aislantes.
52
1 2
2
2
55
Aislamiento trmico
En el aislamiento trmico, se usa el concepto de
resistencia trmica denotada por .
de =
donde:
luego:
resulta
1
1
2
2
1 = 2 =
RS = R1 + R2
57
1
0
= 1 + 2
58
Ejemplo 01:
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Ejemplo :
Conveccin
Transferencia de calor por movimiento de una masa de
fluido de una regin del espacio a otra.
Ejemplos:
Los sistemas de calefaccin domsticos de aire caliente
y de agua caliente.
El sistema de enfriamiento de un motor de combustin.
El flujo de sangre en el cuerpo.
Tipos de conveccin
Si el fluido circula impulsado por un ventilador o
bomba, el proceso se llama conveccin forzada.
El mecanismo de transferencia de calor mas importante
dentro del cuerpo humano es la conveccin forzada de
la sangre, bombeada por el corazn.
Si el flujo se debe a diferencias de densidad causadas
por expansin trmica, como el ascenso de aire
caliente, el proceso se llama conveccin natural o
conveccin libre.
62
63
65
Su coeficiente de emisin es
igual al de absorcin.
T1
T2
68
Ejemplo 02:
La posicin del Sol en el cielo, cambia con la hora. Est en el
horizonte por la maanas (orto) y por las tardes (ocaso). Si ests
echado horizontalmente, la radiacin del Sol te caer con un ngulo
que depende de la hora del da. Si observamos la figura vemos
que el rea efectiva que atraviesa la radiacin es A cos. Del Sol
llegan a la superficie de la Tierra aprox. 1 000 W/m2. Por lo tanto, la
tasa de flujo de calor que absorbe un cuerpo de rea A y emisividad
, ser:
69
70
71
72
Sesin 35
Seminario de problemas
73
74
2.
Rpta: 0,0940 kg
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77
79
Rptas:
a) 9,92 L; 13,9 L,
b) 5,45 kJ; -1,87 kJ,
c) 15,0kJ
80
8.
81
9. Una varilla, larga y aislada est en contacto trmico perfecto para evitar prdidas de
calor por sus costados, en un extremo con agua hirviendo (a presin atmosfrica) y con
una mezcla agua-hielo en el otro (ver figura). La varilla consiste en un tramo de 1,00 m de
cobre (con un extremo en contacto con vapor de agua) y el otro, unido a tope con un
tramo L2 de acero (con un extremo en contacto con la mezcla hielo-agua). Ambos tramos
tienen un rea transversal de 4,00 cm2. La temperatura en la unin cobre-acero es de 65,0
C una vez que se alcanza el estado de equilibrio.
Cunto calor por segundo fluye del bao de vapor a la mezcla hielo-agua?
Qu longitud L2 tiene el tramo de acero?
Rpta:
a) H = 5,39 W
b) L2 = 0,242 m
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Sesin 36
Aprendizaje autnomo
Logros esperados:
Discutir y resolver problemas relacionados con los temas de
estudio.
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87
3.
89
90
5. Determine:
a) Cunta potencia radia una esfera de tungsteno (emisividad =
0,35) de 16 cm de radio a una temperatura de 25 C?
b) Si la esfera est encerrada en una habitacin cuyas paredes se
mantienen a -5C, Cul es la tasa de flujo de energa neta hacia
fuera de la esfera?
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Rpta: 72 W
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