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INSTITUTO TECNOLOGICO DE MINATITLAN MINATITLAN INGENIERÍA ELECTROMECÁ E LECTROMECÁNICA NICA TERMODINÁMICA Unidad 1 CONVERSIONES DE TEMPERATURAS PRESENTA:
ROMERO PEREZ JASON (34)
Grupo: DK41
Horario: 12- 13 hrs.
Catedrático: Torres Medina Ismael Minatitlán ver, a 16 de Mayo del 2011
Aula: 25
Trabajo eléctrico
Cuando N coulombs de carga eléctrica se mueven a través de una diferencia de potencial V (voltaje), el trabajo eléctrico que se rea liza es:
En forma de tasa o como Potencia eléctrica sería,donde I es la corriente y V es el voltaje o diferencia de potencial. Si el voltaje V y la corriente I varían con el tiempo, el trabajo se expresa en forma integral como, Si V e I permanecen constanes con el tiempo la ecuación es entonces,
Trabajo de resorte
Como es obvio, si aplicamos una fuerza a un resorte a lo largo de una distancia x, estaremos haciendo trabajo sobre el resorte. Si obedecemos a la ecuación general para el trabajo en forma diferencial tendremos: Ahora, para resortes elástico lineales, existe una relación e ntre la fuerza F y su deformación x a partir del punto donde el resorte no se halla ni estirado ni comprimido o posición de reposo, la cual es: Donde k es la constante del resorte. Así, si reemplazamos la expresión para F e n la ecuación diferencial e integramos entre las deformaciones x1 y x2 tendremos que el trabajo es:
Sobra decir que las deformaciones x2 y x1 son medidas a partir de la posición de reposo del resorte y que el trabajo estará en unidades de fuerza por distancia o unidades de energía, bien sea N.m o J. Trabajo mecánico
La expresión cuantitativa del trabajo mecánico es: W12 = " F.dr Una vez definido el concepto de trabajo, puede afrontarse la definición de energía como todo aquello que puede transformarse directa o indirectamente en trabajo mecánico. Por ejemplo el trabajo eléctrico, definido como el producto de la carga eléctrica por la diferencia de potencial en los puntos que definen los límites del sistema, puesto que este trabajo eléctrico es convertible directamente en trabajo mecánico. Precisamente el dispositivo en el que se lleva a cabo la transformación de una forma de energía en otra recibe el nombre de convertidor. En este caso el convertidor es un motor eléctrico.
La definición de energía exige que la transformación en trabajo mecánico esté bien definida. Así, se han de descartar como conceptos energéticos la información, el pensamiento, la intuición, el arte y muchos otros que de forma errónea se asimilan a la energía. En el caso de la información, parece que existe una relación más directa con la entropía; en realidad, con el negativo de la entropía, que se ha dado en llamar negentropía. Trabajo de Frontera Móvil
Una forma de trabajo mecanico muy común en la practica es aquella que esta relacionada con la expansión o comprecion de un gas en un dispositivo de cilindro-embolo se mueve en vaivén ;por lo tanto,el trabajo de expansión y comprencion suele llamarse trabajo de frontera móvil o simplemente trabajo de frontera. 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. Cada vez que el fluido encerrado en un sistema cerrado (como el gas en el dispositivo cilindroémbolo se expande o contrae, mientras permanece en equilibrio mecánico con sus alrededores durante toda la duración del proceso, se transfiere trabajo de frontera entre el sistema y sus alrededores. Suponga que un sistema cerrado experimenta un proceso simple desde el estado-1 al estado-2 Paso 1: Si el volumen del fluido atrapado se incrementa, la presión en el interior está efectuando un trabajo. El trabajo sale. E l trabajo es positivo. Utilizando este principio, determine el signo de l trabajo. Paso 2: La magnitud del trabajo transferido es simplemente el área bajo el diagrama p-V (o m veces el área bajo el diagrama p-v). Para obtener el área, dibuje un diagrama cualitativo de p vs. V. Unos cuantos consejos para recordar: p es la presión del fluido en el interior del volumen de control. Aquí nos interesa encontrar el trabajo efectuado por el sistema, y no por sus alrededores. Paso 3: si V1 y V2 son conocidos. Sin los valores de frontera, , W, obviamente, no puede ser calculado directamente. Usted tendrá que usar la primera ley de la termodinámica (TEST.Sistemas.Cerrado.*) para obtenerlo de manera indirecta.
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. 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 o bjeto y se deja caer libremente, resulta acelerado hacia abajo. S i 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. Trabajo de Tensión Superficial.
La tensión es el resultado de las fuerzas moleculares, que ejercen una atracc ión no compensada hacia el interior del líquido sobre las moléculas individuales de la superficie; esto se refleja en la considerable curvatura en los bordes donde el líquido está en contacto con la pared del recipiente. Concretamente, la tensión superficial es la fuerza por unidad de longitud de cualquier línea recta de la superficie líquida que las capas superficiales situadas en los lados opuestos de la línea ejercen una sobre otra. También se realiza trabajo cuando una fuerza aumenta la velocidad de un cuerpo, como ocurre por ejemplo en la aceleración de un avión por el empuje de sus reactores. La fuerza puede no ser mecánica, como ocurre en el levantamiento de un cuerpo o en la aceleración de un avión de reacción; también puede ser una fuerza electrostática, electrodinámica o de tensión superficial Electricidad). Por otra parte, si una fuerza constante no produce movimiento, no se realiza trabajo. Por ejemplo, el sostener un libro con el brazo extendido no implica trabajo alguno sobre el libro, independientemente del esfuerzo necesario. Un objeto sólo se acelera si se le aplica una fuerza.
Trabajo Termodinámico.
Una manera de transferir energía desde un sistema que está a más temperatura, a otro, que tiene menos, es por medio de calor. Pero existe otra forma, y es mediante un trabajo. La forma habitual de realizar un trabajo sobre un sistema termodinámico es mediante un ca mbio de volumen. La fuerza que el gas ejerce sobre una superficie, determina una presión, que al provocar desplazamiento, origina un cambio de volumen, es decir: Cuando se comprime el sistema, recibe en forma de trabajo una energía transmitida por el entorno , incrementando, por tanto, su propia energía por lo que diremos que, Wcompresión > 0 Dado que hay contracc ión de volumen (ðV=Vf - Vi), entonces ðV < 0 , y la fórmula del trabajo quedará: Cuando el sistema se expande, transmite una parte de su energía al entorno en forma de trabajo, disminuyendo así su energía, por lo que consideraremos que, Wcompresión < 0 Dado que ðV > 0 , la fórmula del trabajo quedará:
