Antologia de Termodinamica

TERMODINAMICAUNIDAD 1: Conceptos básicos

1.1 Termodinámica y Energía.

La termodinámica (del griego termo, que significa calor y dinámico, que significa fuerza) es una rama de la física que estudia los fenómenos relacionados con el calor.

Campo de la física que describe y relaciona las propiedades físicas de sistemas macroscópicos

de materia y energía; especialmente las que son afectadas por el calor y la temperatura, así como de la transformación

de unas formas de energía en otras.

En general, la Termodinámica estudia la transferencia de energía que ocurre cuando un sistema sufre un

determinado proceso (termodinámico) que produce un cambio llevando de un estado a otro del sistema.

Ing. y M.Ed. Rafael Rodríguez Lozoya


Estudia los intercambios de energía térmica entre sistemas y los fenómenos mecánicos y químicos que implican tales intercambios. En particular, los fenómenos en los que existe transformación de

energía mecánica en térmica o viceversa.Cuando la energía (mecánica, térmica, eléctrica, química…) se transforma de una forma a otra, siempre hay una cantidad que se convierte en

calor.Calor significa "energía en tránsito" y dinámica se refiere al "movimiento", por lo que, en esencia, la termodinámica estudia la circulación de la energía

y cómo la energía infunde movimiento.Ing. y M.Ed. Rafael Rodríguez Lozoya


Históricamente, la termodinámica se desarrolló a partir de la necesidad de aumentar la eficiencia de las primeras

máquinas de vapor.

Es importante saber que la termodinámica estudia los sistemas que se encuentran en equilibrio. Esto significa

que las propiedades del sistema —típicamente la presión, la temperatura, el volumen y la masa, que se conocen

como variables termodinámicas— son constantes.

Además, la termodinámica nos ayuda a comprender por qué los motores no pueden ser nunca totalmente

eficientes y por qué es imposible enfriar nada hasta el cero absoluto, una temperatura a la que las sustancias no

tienen energía calórica.Ing. y M.Ed. Rafael Rodríguez Lozoya


Los principios de la termodinámica se pueden aplicar al diseño de motores, al cálculo de la

energía liberada en reacciones o a estimar la edad del Universo.

El punto de partida para la mayor parte de las consideraciones termodinámicas son las leyes de

la termodinámica, que postulan que la energía puede ser intercambiada entre sistemas físicos en

forma de calor o trabajo.

También se postula la existencia de una magnitud llamada entropía, que puede ser definida para

cualquier sistema.Ing. y M.Ed. Rafael Rodríguez Lozoya


ENERGÍAEl concepto de energía está relacionado con la capacidad de generar movimiento o lograr la transformación de algo.

Para la física, la energía es una magnitud abstracta que está ligada al estado dinámico de un sistema cerrado y que

permanece invariable con el tiempo. Se trata de una abstracción que se le asigna al estado de un sistema físico.

Debido a diversas propiedades (composición química, masa, temperatura, etc.), todos los cuerpos poseen

energía.Pueden detallarse diversos tipos de energía según el

campo de estudio. La energía mecánica, por ejemplo, es la combinación de la energía cinética (que genera a partir del movimiento) y la energía potencial (vinculada a la posición

de un cuerpo dentro de un campo de fuerzas).Ing. y M.Ed. Rafael Rodríguez Lozoya



Pueden detallarse diversos tipos de energía según el campo de estudio. La energía mecánica, por ejemplo, es la combinación de la energía cinética (que genera a

partir del movimiento) y la energía potencial (vinculada a la posición de un cuerpo dentro de un campo de

fuerzas).

La energía de un sistema se divide enenergía cinética (EK) y energía potencial (EU)

E = EK + EUDado que es una medida del contenido energético

del sistema se la llama energía interna.


El calor y el trabajo son dos maneras de transferir energía. Son formas de energía en “tránsito”. No son funciones de

estado.

Trabajo (W): La energía que se usa para hacer que un objeto se mueva contra una fuerza. W = F x d

F = fuerza que actúa sobre un cuerpo en la dirección del movimiento.d = distancia que se mueve el objeto.

Calor (q): Es la energía que se transfiere desde un cuerpo que se encuentra a mayor temperatura a uno que se

encuentra a menor temperatura.




1.3 Repaso de sistemas de unidades.Unidad: cantidad determinada conocida, por cuya aplicación constante se puede medir cualquier otra cantidad similar.Sistema de unidades: orden lógico de cantidades definidas por cuya aplicación constante se pueden medir otras cantidades similares. Consta de tres componentes:Unidades básicas: son aquellas a partir de las cuáles se derivan todas las demás unidades; son siete:Masa (M), Longitud (L), Tiempo (t), Temperatura(T), Concentración química (mol), Intensidad de corriente eléctrica (i), Intensidad luminosa.Unidades derivadas: son aquellas que surgen al relacionar las unidades básicas, como las unidades de velocidad (L/t), de aceleración (L/t2), de fuerza (ML/t2), etc.Múltiplos de las unidades: es el uso de notación científica para expresar valores muy pequeños o muy grandes, por ejemplo, el tamaño de un átomo o la distancia de la Tierra a la Luna



SISTEMAS DE UNIDADES



1.4 Sistemas abiertos y cerrados.Sistema: es un conjunto de elementos con

relaciones de interacción e interdependencia que le confieren entidad propia al formar un todo unificado.

Un sistema puede ser cualquier objeto, cualquier cantidad de materia, cualquier región del espacio,

etc., seleccionado para estudiarlo y aislarlo (mentalmente) de todo lo demás.

Así todo lo que lo rodea es entonces el entorno (alrededores) o el medio donde se

encuentra el sistema; es en sí, el resto del universo.


Se clasifican de la siguiente manera:

Sistema abierto.- Puede intercambiar materia y energía (calor y trabajo).SISTEMAS Sistema cerrado.- Sólo puede intercambiar energía con los alrededores. Sistema aislado.- No puede intercambiar ni materia ni energía.




Un sistema termodinámico (también denominado sustancia de trabajo) se define como la parte del universo objeto de estudio. Puede ser una célula, una persona, el vapor de una máquina de vapor, la mezcla de gasolina y

aire en un motor térmico, la atmósfera terrestre, etc.

Un sistema termodinámico puede estar separado del resto del universo (denominado alrededores del sistema) por paredes reales o imaginarias. En este último caso, el

sistema objeto de estudio sería, por ejemplo, una parte de un sistema más grande.

Las paredes que separan un sistema de sus alrededores pueden ser aislantes (llamadas paredes adiabáticas) o

permitir el flujo de calor (diatérmicas).



Sistema adiabático: Si un sistema no intercambia calor con el

medio se denomina adiabático.

Sin embargo, un sistema adiabático puede ser aislado o no serlo porque puede

intercambiar trabajo; también puede ser abierto, porque el intercambio de materia no

tiene nada que ver con el calor.



1.5 Propiedades de un sistema.A una característica de un sistema se le llama propiedad.

Ejemplo: presión, temperatura, volumen, masa, etc.

Las propiedades de un sistema se diferencian en dos grupos:1) Propiedades Intensivas.- Son aquellas que no

dependen de la masa del sistema, como son, temperatura, presión y densidad.

Es decir, si pudiéramos aislar muchas partes del sistema y pudiéramos medir estas propiedades en dichas partes

tendríamos siempre la misma medida. Por ejemplo, si estamos midiendo densidad no importa si

tomamos un poco de masa o mucha porque de todas formas va a ser la misma densidad en ambos casos ya que esta no

depende de la cantidad de masa a la cual midamos densidad, sino de la cantidad que exista de ella en cierta

cantidad de volumen, la cual permanece siempre constante.


Ing.. y M.Ed. Rafael Rodríguez Lozoya

2) Propiedades extensivas.- Son aquellas que dependen de la masa o extensión del sistema

como son la misma masa y el volumen.

Si medimos la propiedad masa de un sistema tendremos que si medimos cierta cantidad de

masa tendremos cierta medida, pero si duplicamos la cantidad de masa tendremos también el doble en la medición, es decir, la medida de la masa depende de la cantidad,

propiedad extensiva.



Densidad = Masa por unidad de volumen. Se simboliza con la letra del alfabeto griego ro

minúscula.ρ = m / V = masa / Volumen (kg/m³, lbm/ft³).

Volumen específico = Es el volumen por unidad de masa.

Es el recíproco de la densidad.v = 1/ρ = V/m (m³/kg, ft³/lbm)



Peso específico.- Es el peso de un volumen unitario de una sustancia.

Se simboliza con la letra del alfabeto griego gamma que es como una r minúscula de trazos curvos. Aquí

la simbolizamos con una simple "r".r = ρ X g = densidad . gravedad (N/m³, lbf/ft³)

Gravedad específica o Densidad relativa.- Es el cociente de la densidad de una sustancia entre la

densidad de alguna sustancia estándar a una temperatura especificada.

En general, la sustancia estándar es agua a 4ºC. Se simboliza con la letra S mayúscula.

S = ρ (sustancia) / (ρ agua a 4ºC)= r (sustancia / r agua a 4ºC)



1.6.- Estado y equilibrio.

Estado del sistema.- Es aquella condición particular del sistema para la cual han sido asignados valores

numéricos a las variables de estado.

Cambio de estado.- En termodinámica, un sistema experimenta un cambio de estado siempre y cuando

una o más de una de las propiedades termodinámicas que definen el estado del sistema

cambia sus valores.

El término “cambio de estado” no se debe confundir con el término “cambio de fase”.



Estado de un sistemaUn sistema que puede describirse en función de coordenadas termodinámicas se llama sistema

termodinámico y la situación en la que se encuentra definido por dichas coordenadas se llama estado del

sistema.El estado de un sistema macroscópico en equilibrio

puede describirse mediante variables termodinámicas, propiedades medibles como la temperatura, la presión o

el volumen (coordenadas PVT). Es posible identificar y relacionar entre sí muchas otras

variables (como la densidad, el calor específico, la compresibilidad o el coeficiente de expansión térmica), con lo que se obtiene una descripción más completa de

un sistema y de su relación con el entorno.



Estado de un sistema.El estado de un sistema macroscópico en

equilibrio puede describirse mediante variables termodinámicas, propiedades

medibles como la temperatura, la presión o el volumen (coordenadas PVT). Es posible identificar y relacionar entre sí

muchas otras variables (como la densidad, el calor específico, la

compresibilidad o el coeficiente de expansión térmica), con lo que se obtiene

una descripción más completa de un sistema y de su relación con el entorno.



Estado de un sistema.Cuando un sistema macroscópico pasa de un estado de equilibrio a otro, se dice que tiene

lugar un proceso termodinámico.

De la observación de muchos sistemas termodinámicos se deduce que no todas sus

propiedades son independientes una de otra, y que su estado puede determinarse mediante

los valores de sus propiedades independientes. Los valores para el resto de las propiedades

termodinámicas se determinan a partir de este subconjunto independiente.



Equilibrio termodinámico En Termodinámica se dice que un sistema se

encuentra en equilibrio termodinámico cuando las variables intensivas que describen su estado no

varían a lo largo del tiempo.

Cuando un sistema está aislado y se le deja evolucionar un tiempo suficiente, se observa que las variables termodinámicas que describen su estado no varían. La temperatura en todos los puntos del sistema es la misma, así como la

presión. En esta situación se dice que el sistema está en equilibrio termodinámico.



Equilibrio termodinámico

Cuando un sistema no está aislado, el equilibrio termodinámico se define en

relación con los alrededores del sistema. Para que un sistema esté en equilibrio, los valores de las variables que describen su

estado deben tomar el mismo valor para el sistema y para sus alrededores.

Cuando un sistema cerrado está en equilibrio, debe estar simultáneamente en

equilibrio térmico y mecánico.



Equilibrio térmicoUn estado en el cual dos coordenadas termodinámicas independientes X y Y permanecen constantes mientras no se modifican las condiciones externas se dice que se

encuentra en equilibrio térmico.

Si dos sistemas se encuentran en equilibrio térmico se dice que tienen la misma temperatura. Entonces se

puede definir la temperatura como una propiedad que permite determinar si un sistema se encuentra o no en

equilibrio térmico con otro sistema.

El equilibrio térmico se presenta cuando dos cuerpos con temperaturas diferentes se ponen en contacto, y el que tiene mayor temperatura cede energía térmica en forma

de calor al que tiene más baja, hasta que ambos alcanzan la misma temperatura.



Equilibrio Mecánico El equilibrio mecánico es un estado estacionario en el que se cumple alguna de estas dos condiciones:

1) Un sistema está en equilibrio mecánico cuando la suma de fuerzas y momentos sobre cada

partícula del sistema es cero.2) Un sistema está en equilibrio mecánico si su

posición en el espacio de configuración es un punto en el que el gradiente de energía potencial es cero.

La segunda definición es más general y útil, especialmente en mecánica de medios continuos.



Equilibrio Mecánico

Una partícula o un sólido rígido está en equilibrio de traslación cuando: la suma de todas

las fuerzas que actúan sobre el cuerpo es cero.

Un sólido rígido está en equilibrio de rotación, si la suma de momentos sobre el cuerpo es cero.



Equilibrio Mecánico

Un sólido rígido está en equilibrio si está en equilibrio de traslación y de rotación.

Se distingue un tipo particular de equilibrio mecánico llamado equilibrio estático que

correspondería a una situación en que el cuerpo está en reposo, con velocidad cero: una hoja de

papel sobre un escritorio estará en equilibrio mecánico y estático; un paracaidista cayendo a

velocidad constante, dada por la velocidad límite estaría en equilibrio mecánico pero no estático.


Ing., y M.Ed. Rafael Rodríguez Lozoya

Cualquier cambio de un estado de equilibrio a otro

experimentado por un sistema es un proceso, y la serie de

estados por los que pasa un sistema durante este proceso

es una trayectoria del proceso.

Para describir completamente un proceso se deben

especificar sus estados inicial y final, así como la trayectoria que sigue y las interacciones

con los alrededores.

1.7 Procesos y ciclos.



Los diagramas de proceso trazados mediante el empleo

de propiedades termodinámicas en forma de coordenadas son muy útiles

para tener una representación visual del

proceso.

Un sistema ha experimentado un ciclo si

regresa a su estado inicial al final del proceso, es decir, para un ciclo los estados

inicial y final son idénticos.

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La trayectoria del proceso indica una serie de estados de equilibrio por los que pasa el sistema

durante un proceso, y que únicamente tiene importancia para procesos de cuasiequilibrio.

Estado estacionario. Un sistema termodinámico cuyas propiedades

no cambien a lo largo del tiempo, como ya se ha indicado, está en equilibrio.

Si un sistema cambia de estado, desde un estado inicial 1 hasta alcanzar una nueva

situación de equilibrio 2, diremos que ha tenido lugar el proceso 1-2. Un proceso es la sucesión

indefinida de estados entre 1 y 2.



Se denomina ciclo termodinámico a cualquier serie de procesos termodinámicos en los que un

sistema parte de una situación inicial y tras aplicar dichos procesos regrese al estado inicial.

Como procesos termodinámicos se conoce a la variación de las propiedades termodinámicas del sistema (presión, entropía, volumen, entalpía y

temperatura) desde un estado inicial a un estado final.

Al realizar un ciclo completo, la variación de la energía interna debe ser nula por lo tanto el calor

transferido por el sistema debe de ser igual al trabajo realizado por el sistema (como dicta la

primera ley de la termodinámica).



Lo importante es que gracias a esta propiedad se puede obtener trabajo de un sistema

mediante un aporte calorífico. Si el rendimiento fuese perfecto todo el calor que se suministra se podría transformar en

calor, pero esto no es así ya que hay pérdidas de calor.

Los ciclos termodinámicos más comunes son:Ciclo Otto

Ciclo Diesel Ciclo BraytonCiclo Carnot

Ciclo Rankine



Se puede representar gráficamente un proceso termodinámico utilizando como ejes coordenados la

presión y la temperatura, o la presión y el volumen, etc. En la figura siguiente se han representado diversos

procesos termodinámicos en un diagrama que utiliza como ejes la presión y el volumen específico.



El prefijo ISO se usa con frecuencia para designar un proceso en el que una propiedad particular

permanece constante.

PROCESO ISOTÉRMICO: Es aquel durante el cual la temperatura T permanece constante.

PROCESO ISOBÁRICO: Es en el que la presión P permanece constante

PROCESO ISÓCORO (ISÓCORICO / ISOMÉTRICO): Es aquel donde el volumen

específico v permanece constante.



Un proceso representa necesariamente una interacción entre el sistema y el medio. Siempre supondremos que los estados inicial y final de un

proceso son estados de equilibrio.

Procesos reversibles son aquellos que pueden volver al estado inicial. Son procesos

cuasiestáticos, la presión y temperaturas interiores son aproximadamente iguales a las exteriores.

Procesos irreversibles son aquellos que no pueden volver al estado inicial. La presión exterior

es superior a la presión interior.



Procesos reversible e irreversible

Se tiene un sistema en equilibrio termodinámico: una masa m de gas real encerrado en un dispositivo cilíndrico (cuyas

paredes laterales son aislantes térmicos mientras que el piso es conductor) y un émbolo que mantiene un volumen V, dentro del cual el gas se encuentra a una presión p y una temperatura

T, los que se mantienen constantes con el tiempo.

En la base del cilindro hay una fuente de calor para mantener la temperatura.

Es posible variar de muchas maneras a otro estado de equilibrio en el cual la temperatura T sea la misma pero su volumen se reduzca a la mitad, así, se analizan dos casos

extremos.



I. El émbolo baja rápidamente y se espera que se establezca el equilibrio. Durante el proceso el gas es turbulento y su presión y temperatura no están bien

definidas. Los estados intermedios en el cual se desarrolla el proceso no son de equilibrio. El proceso

se denomina irreversible.

II. Si se hace bajar el émbolo lentamente (despreciando a la fricción), la temperatura varía muy poco mientras que las otras variables termodinámicas estarán bien

definidas a medida que vayan cambiando. Los cambios serán infinitesimales de manera que pueda invertirse la trayectoria mediante un cambio diferencial en su medio

ambiente. Este proceso se denomina reversible.



Características de los procesos reversibles:

- No hay fricción- Nunca se sale del equilibrio más que de manera diferencial- Recorre una sucesión de estados de equilibrio- Las fuerzas impulsoras que ocasionan el desequilibrio tienen magnitud diferencial- Se puede invertir este proceso en cualquier punto mediante un cambio diferencial de las condiciones externas.- Cuando se invierte, vuelve a trazar su trayectoria y restaura el estado inicial del sistema y de sus alrededores.



Para que un proceso sea mecánicamente reversible, deben cubrirse los siguientes

requisitos.

1. Que el sistema se desplace sólo en forma infinitesimal de un estado de

equilibrio interno caracterizado por la uniformidad de T y P.

2. Que el sistema no se desplace más que en forma infinitesimal del equilibrio

mecánico con sus alrededores.



1.8 Densidad.Es una magnitud escalar referida a la cantidad

de masa en un determinado volumen de una sustancia.

La densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.

Densidad = Masa por unidad de volumen. Se simboliza con la letra del alfabeto griego ro

minúscula.ρ = m / V = masa / Volumen (kg/m³, lbm/ft³).



Densidad Es una de las propiedades de los sólidos, así como de los líquidos e incluso de los gases;

es la medida del grado de compactación de un material o cuánto material se encuentra

comprimido en un espacio determinado; es la cantidad de masa por unidad de volumen.



Un cuerpo está formado por materia y cada punto que contiene vendría a representar la unidad de la materia. Por mucho

tiempo se consideró que el átomo era la unidad de la materia, ahora se sabe que no lo es, pero por ahora es conveniente

que hablemos del átomo como unidad de la materia.Una pequeña colección de átomos da origen a una molécula. Y una gran colección de moléculas da lugar a un cuerpo de algún tipo de sustancia. Las moléculas, con su respectivo tamaño y

número de átomos, son diferentes para cada sustancia.



Cuántas unidades de materia hay en un cuerpo con determinado volumen determinan el

concepto de densidad.Como cada unidad material representa un átomo o molécula y estos tienen masa, la que se mide

en gramos o en kilogramos, entonces la densidad de una materia representa cuántos gramos o

kilogramos hay por unidad de volumen.Hay sustancias que tienen más átomos por

unidad de volumen que otros, en consecuencia tienen más gramos, o kilogramos, por unidad de volumen. Por lo tanto, hay sustancias que tienen

más densidad que otros.



La densidad del agua, por ejemplo, es de 1 gr/cm3. Esto significa que si tomamos un cubo de

1 cm de lado y lo llenamos de agua, el agua contenida en ese cubo tendrá una masa de un

gramo.

La densidad del mercurio, otro ejemplo, es de 13,6 gr/cm3. Esto significa que en un cubo de 1

cm de lado lleno con mercurio se tiene una masa de 13,6 gramos.

Los cuerpos sólidos suelen tener mayor densidad que los líquidos y éstos tienen mayor

densidad que los gases.



Lo anterior está dado por el hecho de que en un gas las partículas que lo componen están menos cohesionadas, en términos vulgares esto significa

que están más separados. En los líquidos hay mayor cohesión y en los sólidos la cohesión es

mayor aún.Y, entre los sólidos, hay sustancias que tienen

diferentes densidades, por ejemplo: el plomo es de mayor densidad que el aluminio. Lo mismo

ocurre entre los líquidos y entre los gases.

En general cada sustancia, pura o compuesta, tiene diferente densidad.



1.9.- Temperatura y ley cero de la Termodinámica.

Temperatura.- La temperatura de un cuerpo es una función directa de la energía cinética de sus moléculas, y se utiliza como una medida indirecta de la cantidad de calor transferido en un proceso.

La temperatura es la fuerza impulsora para la transferencia de energía en forma de calor.

La temperatura es la medida del calor de un cuerpo (y no la cantidad de calor que este

contiene o puede rendir).



El calor es la energía total del movimiento molecular en un cuerpo, mientras que la

temperatura es la medida de dicha energía. El calor depende de la velocidad de las partículas,

de su número, de su tamaño y de su tipo. La temperatura no depende del tamaño,

ni del número ni del tipo.

Al aplicar calor, sube la temperatura.



Lord Kelvin demostró la existencia de una escala universal o absoluta de temperaturas, independiente del tipo de propiedad

elegida para medirla. En su honor esta escala se denomina escala Kelvin.

El termómetro de gas es algo difícil de usar. Para medir temperaturas de forma práctica, se utilizan termómetros

basados en la medida de la dilatación de una columna de líquido o de una resistencia eléctrica, es decir, de una

propiedad fácil de medir, según una escala de temperaturas diferente de la absoluta pero fácilmente convertible a ésta. La escala de temperaturas más utilizada es la denominada

centígrada o Celsius. Si t es la temperatura centígrada y T la temperatura absoluta, la

relación entre una y otra es: t = T - 273,15La constante 273,15 se debe a razones históricas: el cero de la

escala centígrada es el punto de fusión del hielo a la presión atmosférica estándar.



Ley Cero de la Termodinámica:

R.H. Fowler, en 1931, enunció la ley cero de la termodinámica:

“Cuando dos sistemas o cuerpos diferentes están en equilibrio termodinámico con un

tercero, también están en equilibrio entre sí”.



A esta ley se le llama de "equilibrio térmico". El equilibrio térmico debe entenderse como el estado en el cual los sistemas equilibrados

tienen la misma temperatura.

Esta ley dice "Si dos sistemas A y B están a la misma temperatura, y B está a la misma

temperatura que un tercer sistema C, entonces A y C están a la misma temperatura".

Este concepto fundamental, aun siendo ampliamente aceptado, no fue formulado hasta después de haberse enunciado las otras tres

leyes. De ahí que recibe la posición cero.



Imaginémonos que tenemos tres vasos de agua marcados A, B y C. Usando el termómetro observamos que A y B están a la misma temperatura y a su vez B y

C están también a una misma temperatura. ¿Qué conclusión podríamos sacar sobre la relación de

temperaturas entre los vasos A y C? Naturalmente y sin ninguna sospecha afirmaríamos que los vasos A y C

están a una misma temperatura.



1.11 Formas de energía.Energía

Por lo general, se define a la energía como el potencial o la capacidad de un cuerpo o sistema

de realizar un trabajo.

Para esto, se considera que la energía contenida en el sistema, la cual puede ser de tres tipos:

Energía cinética (Ec = mv2/2)Energía potencial (Ep = mgh)

Energía interna (U)



Energía Cinética: Es la energía asociada con un objeto en virtud

de su movimiento.

Cuando un cuerpo está en movimiento posee energía cinética ya que al chocar contra otro puede

moverlo y, por lo tanto, producir un trabajo.Para que un cuerpo adquiera energía cinética o de movimiento; es decir, para ponerlo en movimiento,

es necesario aplicarle una fuerza. Cuanto mayor sea el tiempo que esté actuando dicha fuerza, mayor

será la velocidad del cuerpo y, por lo tanto, su energía cinética será también mayor.

Otro factor que influye en la energía cinética es la masa del cuerpo.



E c = 1/2 • m • v 2

E c = Energía cinéticam = masav = velocidadCuando un cuerpo de masa m se mueve con una velocidad v, posee una energía cinética que está

dada por la fórmula escrita más arriba.En esta ecuación, debe haber concordancia entre

las unidades empleadas. Todas ellas deben pertenecer al mismo sistema.

En el Sistema Internacional (SI), la masa m se mide en kilogramo (kg) y la velocidad v en metros partido por segundo (m / s), con lo cual la energía

cinética resulta medida en Joule ( J ).



Energía potencial: Es la energía que un objeto tiene según su posición en un campo de fuerza.

El caso más sencillo sería un cuerpo situado a una determinada altura, sobre él actúa la

fuerza gravitacional de la tierra.

La energía potencial que podrá tener una molécula se deberá a las fuerzas de atracción y

repulsión con otras moléculas de su entorno.



Energía internaEs la energía de las moléculas de la sustancia en

cuestión. La adición de calor a una sustanciaaumenta su actividad molecular y así se provoca un

aumento de energía interna (U). El trabajohecho sobre la sustancia puede tener el mismo efecto.

En una escala submolecular, la energía se asocia con los electrones y los núcleos de los átomos, y con su

energía de enlace resultante de las fuerzas que mantienen unidos a los átomos como moléculas.

Es la energía interna, que termodinámicamente no tiene una definición concisa.



Energía interna: Además de las energías cinética y potencial de un sistema considerándolo como un todo (movimiento de un fluido o la energía debida

a la altura), las moléculas también se están moviendo. La suma de la energía cinética y

potencial de las moléculas es lo que se llama energía interna. De esta forma la energía total de

un sistema será:



Al cuerpo o conjunto sobre el que se concentra la atención se le llama sistema, y lo demás son

los alrededores.

Cuando se realiza trabajo, este lo hacen los alrededores sobre el sistema o viceversa,

y la energía se transfiere de los alrededores al sistema o al revés.

Durante la transferencia existe el trabajo, mientras que Ek, Ep y U residen en el sistema.



FIN DE LA UNIDAD 1.CON ÉSTE MATERIAL SE ELABORARÁ EL EXAMEN

ESCRITO, QUE SE APLICARÁ EL 14 DE ABRIL 2015.

GRACIAS A TODOS.

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