NOMBRE DEL ALUMNO:

HERNANDEZ MARTINEZ ROCIO

ESPINOZA TORRES DIEGO

GRUPO:3 B

MATERIA: MECÁNICA DE FLUIDOS

Investigación

INTRODUCCIÓN

El cálculo de las variaciones de energía, necesarias en la realización de balances

en operaciones unitarias y procesos unitarios requiere de un método que sea fácil

y general. Esto se consigue con el uso de una propiedad termodinámica conocida

como capacidad calorífica.

El estudio que se hará en este capítulo se refiere a esta propiedad, a la forma

como se expresa y se calcula.

LEY DE CONSERVACION DE LA ENERGÍA

La ley de la conservación de la energía constituye en el primer principio de la

termodinámica (la primera ley de la termodinámica) y afirma que la cantidad total

de energía en cualquier sistema físico aislado (sin interacción con ningún otro

sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía

puede transformarse en otra forma de energía. En resumen, la ley de la

conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse,

sólo se puede cambiar de una forma a otra, por ejemplo, cuando la energía

eléctrica se transforma energía calorífica en un calefactor.

Sistema mecánico en el cual se

conserva la energía, para choque perfectamente elástico y ausencia

de rozamiento.

CAPACIDAD CALORÍFICA VOLUMEN CONSTANTE Y A PRESIÓN

CONSTANTE

CAPACIDAD CALORÍFICA A PRESIÓN CONSTANTE, cp.

En el Capítulo III se estableció que la entalpía es una propiedad de estado y que el

estado termodinámico de un sistema simple compresible queda determinado por

el conocimiento de dos propiedades intensivas, intrínsecas e independientes; por

tanto, una propiedad de estado cualquiera puede expresarse como una función

de otras dos. De esta manera, para la entalpía puede plantearse que:

h f T P = ( ) , 3-1 es decir, la entalpía es función de la presión y de la

temperatura. Al derivar completamente se encuentra que:

Si la variación de entalpía ocurre a presión constante, la derivada se transforma

en:

y el término se conoce con el nombre de capacidad calorífica a presión

constante y se nota como cp, que significa "La capacidad calorífica a presión

constante, cp, es la razón de cambio de la entalpía con respecto a la temperatura,

a presión constante".

CAPACIDAD CALORÍFICA A VOLUMEN CONSTANTE, cv.

Procediendo de manera análoga con la energía interna de un sistema simple

compresible puede plantearse que:

o sea, la energía interna es función de la temperatura y del volumen. Derivando

totalmente la función anterior:

si la variación de energía interna ocurre a volumen constante, la derivada se

reduce a:

y el término se conoce con el nombre de capacidad calorífica a volumen

constante, y su símbolo es cv. Por definición:

"La capacidad calorífica a volumen constante, cv, es la razón de cambio de la

energía interna con respecto a la temperatura, a volumen constante". Para

visualizar físicamente estas propiedades considérese energéticamente los

siguientes sistemas y procesos: a. Un sistema cerrado formado por una unidad de

masa de una sustancia pura, al que se le suministra una cantidad de calor d'q1; a

volumen constante.

Del balance energético para este sistema se sabe que:

Como el volumen es constante, no se realiza trabajo, d'w = 0 y la ecuación se

reduce a:

ecuación que dice que el suministro de energía al sistema, en forma de calor,

aumenta su energía interna.

b. Considerando el mismo sistema de la parte a., pero realizando el calentamiento

a presión constante. Al suministrar una cantidad de calor, d'q2, el balance

energético del proceso es:

perod'w = Pdv, por tanto:

y de la definición de entalpía se sigue que:

encontrándose que el flujo de calor aumenta la entalpía del sistema.

Con base en los análisis energéticos de los dos sistemas anteriores, las

capacidades caloríficas, a presión y a volumen constante, pueden definirse como:

es decir:

"la cantidad de energía, en forma de calor, requerida para aumentar la

temperatura de una unidad de masa de una sustancia en un grado, ya sea a

volumen o a presión constante". La cantidad de calor añadida a una sustancia,

entre los mismos límites de temperatura, es mayor cuando ésta se calienta a

presión constante que a volumen constante, debido a la energía extra requerida

para el trabajo de expansión. Esto quiere decir que d'q2 es mayor que d'q1 y, por

tanto, la capacidad calorífica a presión constante es mayor que la capacidad

calorífica a volumen constante.

ECUACION DE LA ENTROPIA

En termodinámica, la entropía (simbolizada como S) es una [[magnitud

físicuñeronte cálculo, determinar la parte de la energía que no puede utilizarse

para producir trabajo. Es una función de estado de carácter extensivo y su valor,

en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se dé de forma

natural. La entropía describe lo irreversible de los sistemas termodinámicos. La

palabraentropía procede del griego (ἐ ντροπία) y significa evolución o

transformación. Fue Rudolf Clausius quien le dio nombre y la desarrolló durante la

década de 1850;1 2 y Ludwig Boltzmann, quien encontró la manera de expresar

matemáticamente este concepto, desde el punto de vista de la probabilidad.

ECUACIONES

Esta idea de desorden termodinámico fue plasmada mediante una función ideada

por Rudolf Clausius a partir de un proceso cíclico reversible. En todo

proceso reversible la integral curvilínea de sólo depende de los estados inicial

y final, con independencia del camino seguido (δQ es la cantidad de calor

absorbida en el proceso en cuestión y T es la temperatura absoluta). Por tanto, ha

de existir una función del estado del sistema, S=f(P,V,T), denominada entropía,

cuya variación en un proceso reversible entre los estados 1 y 2 es:

Téngase en cuenta que, como el calor no es una función de estado, se

usa δQ, en lugar de dQ.

La entropía física, en su forma clásica, está definida por la ecuación siguiente:

o, más simplemente, cuando no se produce variación

de temperatura (proceso isotérmico):

donde S es la entropía, la cantidad de calor intercambiado entre

el sistema y el entorno y T la temperatura absoluta en kelvin.

Unidades: S=[KCal/K]

Los números 1 y 2 se refieren a los estados iniciales y finales de un

sistema termodinámico.

CONCLUSION

El campo gravitatorio dentro de la mecánica relativista es tratado dentro de la teoría general de la relatividad. Debido a las peculiaridades del campo gravitatorio tal como es tratado dentro de esta teoría, no existe una manera de construir una magnitud que represente la energía total conjunta de la materia y el espacio-tiempo que se conserve. La explicación intuitiva de este hecho es que debido a que un espacio-tiempo puede carecer de simetría temporal, hecho que se refleja en que no existen vectores de Killing temporales en dicho espacio, no puede hablarse de invariancia temporal de las ecuaciones de movimiento, al no existir un tiempo ajeno al propio tiempo coordenado del espacio-tiempo.

Otra de las consecuencias del tratamiento que hace la teoría de la relatividad general del espacio-tiempo es que no existe un tensor de energía-impulso bien definido. Aunque para ciertos sistemas de coordenadas puede construirse el llamado pseudotensor de energía-impulso, con propiedades similares a un tensor, pero que sólo puede definirse en sistemas de coordenadas que cumplen ciertas propiedades específicas.

Por otro lado, aún en la teoría de la relatividad general para cierto tipo de sistemas muy especiales, puede construirse una magnitud asimilable a la energía total del sistema. Un ejemplo de estos sistemas son los espacio-tiempos asintóticamente planos caracterizados por una estructura causal peculiar y ciertas condiciones técnicas muy restrictivas; estos sistemas son el equivalente en teoría de la relatividad de los sistemas aislados.

BIBLIOGRAFIA

http://es.wikipedia.org/wiki/Segundo_principio_de_la_termodin%C3%A1mica

http://es.wikipedia.org/wiki/Entropía

http://aplicaciones.virtual.unal.edu.co/drupal/files/capacidad.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa