1era ley --> Conservación --> Cantidad
2da ley --> Entropía --> Calidad
3era ley --> temperatura
TRANSFERENCIA DE CALOR
ü Nuclear
ü Potencial
ü Cinética
ü Térmica
ü Interna
ECUACION
DE LA ENERGÍA INTERNA
La energía es una
magnitud física que la relacionamos con la capacidad de realizar un trabajo. Sabemos
que la materia posee energía por su misma naturaleza, la energía interna, como
su relación con el medio externo. así se pueden definir diferentes tipos de
energía como la energía de movimiento
que se denomina energía cinética, la energía potencial la cual es la energía
relacionada con la posición de un cuerpo y su entorno, la energía térmica, la
energía nuclear y también su transformaciones de unas formas en otras. la
energía interna es una magnitud resultante de la suma de las energías macroscópicas
(en forma de calor y trabajo) tales como la energía interna y la energía
potencial que se encuentran presentes en las partículas o moléculas que posea
un cuerpo. la variación de energía interna es independiente del proceso, sólo
depende del estado inicial y final, por lo que se dice que es una función de estado.
dU=Uf-Uo
por consecuente la
variación dela energía interna en un ciclo es nula
dUciclo=0
si se analiza la
energía interna en los sólidos y líquidos (ya que estos tienen mayor fuerza
molecular que los gases) en un sistema cerrado esto sera igual a la suma de las
energías presentes en el sistema en forma de calor y trabajo
dU=Q-W
cuando se trate con gas
ideal hay que tener presente que aquí que la energía interna dependerá de la
temperatura ya que se toma en cuenta solo la energía cinética que este gas
posea, por consiguiente cuando más elevada sea la temperatura habrá más
velocidad y actividad al nivel molecular lo cual provocara una elevación en la
energía interna. si no hay cambio de
estado alguno en un sistema se habla variación de energía interna sensible o
calor sensible. Si se producen cambios de estado o cambios en la composición química se habla de la variación de la
energía interna o calor latente.
ΔU= nC (Tf - To)
la energía interna
relacionada con los enlaces atómicos se obtiene mediante la división del nucleo
o la unión de dos atomos la energia generada es energía calorífica la cual es
recolectada por los reactores nucleares. Esta energía generada o absorbida
durante las reacciones químicas se le denomina energía nuclear. Este fenómeno
en la cual hay un intercambio de energía
de un sistema con su entorno se denomina entalpia. la entalpia es la
energía interna mas el resultado del volumen del elemento por la presión constante.en
definitiva cono toda materia existente está formada por partículas y moléculas por
lo cual todo cuerpos independientes de su estado o composición química poseen
energía interna
Bibliografía:
- http://www.circpau.org/pdf/2.10.0.1.termodinamica_basica.pdf
- Cengel
- física principios con aplicaciones
- Giancoli
ÁREAS DE APLICACIÓN DE LA TRANSFERENCIA
DE CALOR
Es común que en los sistemas de Ingeniería y entre otras situaciones que
se dan a diario desde lo más simple como a hervir agua, calentar los alimentos
en el microonda, hasta aplicaciones de la transferencia de calor más complejas
que se encuentran en grandes plantas e industrias, entre las más puntuales
tenemos las siguientes:
- El
cuerpo humano está emitiendo calor en forma constante hacia sus
alrededores y la comodidad humana está ligada con la velocidad de rechazo
de calor.
- Los
seres humano controlamos la velocidad de transferencia de calor cuando
usamos ropa que vaya de acuerdo a las condiciones del ambiente .
En cuanto
a aparatos domésticos que utilizamos en nuestro día a día se han diseñado
aplicando los principios de la transferencia de calor tales como:
- La
estufa eléctrica o de gas.
- el
sistema de calefacción o acondicionamiento del aire.
- El
refrigerador y el congelador.
- Calentador
de agua.
- La computadora, reflexión
y la reproductora de video.
La transferencia de calor a
principios del siglo XIX se concebía el calor como un fluido invisible llamado
calórico que fluía de los cuerpos más calientes hacia los más fríos, pero a
mediados de este siglo gracias a la física se pudo entender con más claridad la
naturaleza del calor, como resultado se desarrolló la teoría cinética la cual
significa que sus moléculas ligeramente pequeñas están asociadas al movimiento
aleatorio de los átomos y moléculas, luego surgieron otras definiciones del
calor donde lo llamaron la "fuerza viva" hasta mediados del siglo XIX
se basaba en la teoría del calórico propuesta por el químico Lavoisier, la
teoría del calórico describe que el calor es como un fluido ya que no contiene
masa, no tiene color y es insípido.
La
transferencia de calor es un fenómeno que se da constantemente y no solo a
nivel industrial sino también en la vida diaria de las personas como nuestro
propio cuerpo hasta los dispositivos que usados en nuestro diario vivir.la
transferencia de calor es una materia de estudia impartida en la programación académica
de carreras como ingeniería química, ingeniería aeroespacial, ingeniería
electromecánica, ingeniería industrial, ingeniería agrícola o ingeniería mecánica. como tiene múltiples aplicaciones podemos ver que tiene
un largo alcance. otras disciplinas donde se puede ver métodos de
transferencia de calro es en los tratamientos térmicos de alimentos, conversión
de energías o procesamiento de materiales.
TRANSFERENCIA
DE CALOR EN INGENIERÍA QUIMICA
Prácticamente todas las
operaciones que ese llevan a cabo en la industria química conlleva un
intercambio de energía térmica. En la mayoría de procesos industriales se
calienta materia y en muchas ocasiones es necesario recuperar en calor con el
objetivo de ahorrar. La forma en que se transfiere el calor se logra con
diversos dispositivos produciendo que el campo de aplicación sea bastante extenso.
La manera en que se transfiere calor se
logra cuando dos cuerpos que están a diferentes temperaturas entran en contacto
produciendo que el cuerpo de mayor temperatura transfiera calor al de menor
temperatura hasta llegar a un equilibrio, en consecuencia la temperatura de uno
de los cuerpos disminuirá y la temperatura del otro aumentara. La transferencia
de calor puede llevarse a cabo gracias a tres mecanismos posibles como lo son
conducción, convección y radiación. En la conducción consiste en la
transferencia de calor a través de medios solidos donde los cuerpos presentan
diferentes temperaturas. La convección es un método de transferencia el cual se
emplea utilizando un medio para producirse, este medio es un fluido (liquido o
gas) el cual transporta el calor entre las zonas de diferentes temperaturas.
Finalmente en la radiación se transfiere
el calor a través de ondas electromagnéticas. Las aplicaciones se basan en los
mecanismos de calor y cada caso se basa en los aspectos mas importantes del
funcionamiento de los equipos. El intercambiador de calor es un dispositivo
diseñado para transferir calor entre dos medios que estan separadas por una
barrera, el proceso se lleva a cabo mediante dos mecanismos como lo son la
conducción y convección. Este dispositivo es muy empleado en la industria ya que la mayoría de procesos
se dan acabo a temperaturas especificas por lo cual se debe calentar o enfriar
los componentes. Las calderas o generadores de vapor son otro dispositivo muy
empleado en la industria ya que sirve para calentar o evaporar el agua para
diversas aplicaciones generando vapor a altas presiones (las cuales accionan
turbinas),agua muy caliente o para calentar otros fluidos. Para poder instalar
una caldera se emplean otros componentes necesarios.
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