1. ¿Qué ¿Qué es la energ energía ía? ?
La energía se define como la capacidad de realizar trabajo, de producir movimiento, de generar cambio. Es inherente a todos los sistemas físicos, y la vida en todas sus formas, se basa en la conversión, uso, almacenamiento y transferencia de energía. Puede presentarse como energía potencial (energía almacenada o como energía cin!tica (energía en acción, siendo estas dos formas interconvertíbles, es decir, la energía potencial liberada se convierte en energía cin!tica, y !sta cuando se acumula se transforma en energía potencial. La energía no puede ser creada ni destruida, sólo transformada de una forma en otra (Primera Ley de la "ermodin#mica. 2. Describa Describa las formas por por las que que un sistema sistema puede intercambia intercambiarr energía con su entorno.
La energía $ue un sistema puede acumular de la energía $ue se transfiere a un sistema cuando !ste e%perimenta una transformación. La primera (denominada energía interna, es una propiedad del sistema y por tanto una función de estado. La energía transferida a un sistema termodin#mico puede ser de dos tipos& calor y trabajo. 'inguna de estas magnitudes es una función de estado, ya $ue no son propiedades del sistema sino la energía $ue se le ha suministrado a lo largo de una transformación, y dependen por tanto de la misma. 3. encione encione die! die! ejemplos ejemplos de transformac transformaciones iones de de energía. energía.
idr#ulica a motriz& hidroel!ctrica )otriz a el!ctrica& hidroel!ctrica )otriz a mec#nica& motor El!ctrica a motriz& motor Eólica a mec#nica& molino *uímica a cin!tica& globo aerost#tico El!ctrica a magn!tica& electroim#n *uímica a atómica& fisión nuclear *uímica a motriz& caldera *uímica a calórica& combustión del petróleo ". ¿#u$l es la relaci%n relaci%n e&istente e&istente entre entre el calor y el trabajo? trabajo? +i calor y trabajo son ambos formas de energía en tr#nsito de unos cuerpos o sistemas a otros, deben estar relacionadas entre sí. La comprobación de este tipo de relación fue uno de los objetivos e%perimentales perseguidos con insistencia por el físico ingl!s ames Prescott oule (--/-0. 1un cuando efectuó diferentes e%perimentos en busca de dicha relación, el m#s conocido consistió en determinar el calor producido dentro de un calorímetro a consecuencia del
rozamiento con el agua del calorímetro de un sistema de paletas giratorias y compararlo posteriormente con el trabajo necesario para moverlas. La energía mec#nica puesta en juego era controlada en el e%perimento de oule haciendo caer unas pesas cuya energía potencial inicial podía calcularse f#cilmente de modo $ue el trabajo 2, como variación de la energía mec#nica, vendría dado por& 2 3 4 Ep 3 m.g.h +iendo m la masa de las pesas, h la altura desde la $ue caen y g la aceleración de la gravedad. Por su parte, el calor liberado por la agitación del agua $ue producían las aspas en movimiento daba lugar a un aumento de la temperatura del calorímetro y la aplicación de la ecuación calorim!trica& * 3 m c ("f/ "i Permitía determinar el valor de * y compararlo con el de 2. "ras una serie de e%periencias en las $ue mejoró progresivamente sus resultados, llegó a encontrar $ue el trabajo realizado sobre el sistema y el calor liberado en el calorímetro guardaban siempre una relación constante y apro%imadamente igual a 5,6. Es decir, por cada 5,6 joules de trabajo realizado se le comunicaba al calorímetro una cantidad de calor igual a una caloría. Ese valor denominado e$uivalente mec#nico del calor se conoce hoy con m#s precisión y es considerado como 5,-5 joules7calorías. La relación num!rica entre calor * y trabajo 2 puede, entonces, escribirse en la forma& 2 (joules 3 5,-.* (calorías '. (&plique la diferencia entre temperatura) transferencia de calor y energía interna.
El concepto de temperatura se deriva de la idea de medir el calor o frialdad relativos y de la observación de $ue el suministro de calor a un cuerpo conlleva un aumento de su temperatura mientras no se produzca la fusión o ebullición. En el caso de dos cuerpos con temperaturas diferentes, el calor fluye del m#s caliente al m#s frío hasta $ue sus temperaturas sean id!nticas y se alcance el e$uilibrio t!rmico (v!ase "ransferencia de calor. Por tanto, los t!rminos de temperatura y calor, aun$ue relacionados entre sí, se refieren a conceptos diferentes& la temperatura es una propiedad de un cuerpo y el calor es un flujo de energía entre dos cuerpos a diferentes temperaturas. Los cambios de temperatura tienen $ue medirse a partir de otros cambios en las propiedades de una sustancia. Por ejemplo, el termómetro de mercurio convencional mide la dilatación de una columna de mercurio en un capilar de vidrio, ya $ue el cambio de longitud de la columna est# relacionado con el cambio de temperatura. +i se suministra calor a un gas ideal contenido en un recipiente de volumen constante, la presión aumenta, y el cambio de temperatura puede determinarse a partir del cambio en la presión seg8n la ley de 9ay/Lussac, siempre $ue la temperatura se e%prese en la escala absoluta. *. ¿Qué es una transformaci%n adiab$tica?
En una transformación adiab#tica no se produce intercambio de calor del gas con el e%terior (* 3 :. +e define el coeficiente adiab#tico de un gas (; a partir de las capacidades caloríficas molares tomando distintos valores seg8n el gas sea monoatómico o diatómico&
El gas se encuentra encerrado mediante un pistón en un recipiente de paredes aislantes y se deja e%pansionar.
En este caso varían simult#neamente la presión, el volumen y la temperatura, pero no son independientes entre sí. +e puede demostrar usando el Primer Principio $ue se cumple&
aciendo cambios de variable mediante de la ecuación de estado del gas ideal , obtenemos las relaciones entre las otras variables de estado&
El trabajo realizado por el gas lo calculamos a partir de la definición, e%presando la presión en función del volumen&
La variación de energía interna se calcula usando la e%presión general para un gas ideal&
1plicando el Primer Principio&
Es decir, en una e%pansión adiab#tica, el gas realiza un trabajo a costa de disminuir su energía interna, por lo $ue se enfría. En el proceso inverso, el gas se comprime (2=: y aumenta la energía interna. En esta tabla encontrar#s un resumen de cómo calcular las magnitudes trabajo, calor y variación de energía interna para cada transformación.
+. #uando un sistema sufre un proceso muy r$pido) aunque sus paredes no sean aislantes térmicas dic,o proceso puede considerarse adiab$tico) ¿por qué?
Por$ue al ser un proceso muy r#pido el sistema no intercambia calor con su entorno. -. ¿Qué es el trabajo? encione sus unidades y diga c%mo calcular el trabajo asociado a
La fuerza $ue act8e sobre un objeto $ue se mueve a trav!s de una distancia y e%iste un componente de la fuerza a lo largo de la línea de movimiento. En
termodin#mica el trabajo es la energía transferida a trav!s de las fronteras de un sistema en forma organizada y cuyo uso e%clusivo sea la elevación de un sistema. +e mide en oules (
la compresi%n y e&pansi%n de un gas
un sistema eléctrico
•
un eje o flec,a cuando est$ girando
/. (&plique en qué consiste el e&perimento de 0oule) qué dispositio fue el que utili!% y cu$les eran sus características.
La energía mec#nica se mide en joules (. >n joule es la energía $ue se obtiene cuando una fuerza de un ne?ton @ilogramo produce un desplazamiento de un metro oule pone de manifiesto como la energía mec#nica puede producir energía calorífica y lo hace siempre en la misma proporción. oule demuestra mediante esta e%perimentación $ue entre ambas formas de energía e%iste una relación constante& el e$uivalente mec#nico del calor. El aparato $ue empleó contenía en el interior de un recipiente - @g de agua a -5.ABC.1l recipiente se le acoplan unas paletas conectadas mediante una cuerda con una masa $ue puede caer. Conforme la masa cae a velocidad constante, las paletas giran, por lo $ue se convierte la energía potencial gravitatoria de la masa en energía para hacer girar las paletas. Debido a este giro, el agua aumenta de temperatura (el giro de las paletas se transforma en calor. 1. ¿or qué no es coneniente ,ablar del contenido de calor y del contenido de trabajo mec$nico en un sistema? Por$ue el calor es una energía en tr#nsito $ue aparece producto de una diferencia de temperaturas entre dos sistemas, un cuerpo no almacena calor pues esta energía aparece reci!n cuando hay dos o m#s sistemas a distintas temperaturas. Para el caso del trabajo es el intercambio de energía por la acción de fuerzas, pero para haber un trabajo efectivo es necesario un desplazamiento. >n cuerpo no puede almacenar trabajo si no hay un desplazamiento y un cuerpo no se puede mover sólo, debe e%istir una fuerza e%terna $ue modifi$ue su estado de movimiento.
4libliografía
http&77???.cricyt.edu.ar7enciclopedia7terminos7Energ.htm http&77acer.forestales.upm.es7basicas7udfisica7asignaturas7fisica7termo-p7primerpad iab.html https&77estrucplan.com.ar7Producciones7imprimir.asp
