UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO
Facultad de Estudios Superiores “Aragón”
ALUMNO: Mora Pacheco José Antonio.
GRUPO: 1354.
“INGENIERIA INDUSTRIAL”
PROF: Ing. Alejandro Lorenzana.
TRABAJO: Cuestionario Previo de practica N° 4.
1.- ¿Qué estudia la termodinámica?
R: La termodinámica es la rama de la física que se dedica al estudio de las relaciones entre el calor y el resto de las formas de energía. Analiza, por lo tanto, los efectos de los cambios de temperatura, presión, densidad, masa y volumen en los sistemas a nivel macroscópico. La base de la termodinámica es todo lo referente a la circulación de la energía, un fenómeno capaz de infundir movimiento a los cuerpos.
2.- ¿Qué es un sistema termodinámico?
R: Un sistema termodinámico es una cantidad arbitraria de materia, cuyas propiedades pueden ser descritas únicamente y totalmente, especificando ciertos parámetros macroscópicos que pueden ser: Temperatura, Presión, Volumen; y representan propiedades medias del sistema. Los sistemas termodinámicos se clasifican como aislados, cerrados o abiertos.
Un sistema aislado no interactúa de modo alguno con el entorno. El contendor que contiene el sistema y lo delimita del entorno, es impermeable a la materia y no permite la transferencia de energía. De este modo la energía del sistema es una cantidad conservada, e incluso se aplica a la cantidad de materia.
Un sistema cerrado apenas permite el intercambio de energía con el entorno, no habiendo intercambio de materia. La energía deja de ser una cantidad conservada.
Un sistema abierto permite el intercambio de energía y materia con el entorno, luego esas cantidades pueden variar a lo largo del tiempo.
3.- ¿Qué es un proceso adiabático?
R: Aquél en el cual el sistema (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno. Un proceso adiabático que es además reversible se conoce como proceso isentrópico. El extremo opuesto, en el que tiene lugar la máxima transferencia de calor, causando que la temperatura permanezca constante, se denomina como proceso isotérmico. El término adiabático hace referencia a elementos que impiden la transferencia de calor con el entorno.
4.- ¿Qué es una pared diatérmica?
R: Es aquella que permite la transferencia de energía térmica (calor) pero, en general, sin que haya transferencia de masa.
R: La energía interna es la suma de la energía cinética interna, es decir, de las sumas de las energías cinéticas de las individualidades que lo forman respecto al centro de masas del sistema de la energía potencial interna, que es la energía potencial asociada a las interacciones entre estas individualidades. La energía interna no incluye la energía cinética traslacional o rotacional del sistema como un todo. Tampoco incluye la energía potencial que el cuerpo pueda tener por su localización en un campo gravitacional o electrostático externo.
6.- ¿Qué es la energía cinética?
R: La energía cinética de un cuerpo es una energía que surge en el fenómeno del movimiento. Está definida como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa dada desde su posición de equilibrio hasta una velocidad dada. Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su energía cinética sin importar el cambio de la rapidez. Un trabajo negativo de la misma magnitud podría requerirse para que el cuerpo regrese a su estado de equilibrio. Operacionalmente, la forma de determinar la energía cinética de un cuerpo consiste en multiplicar la mitad de su masa por el cuadrado de su velocidad. El cuadrado de la velocidad del cuerpo, es la velocidad multiplicada por sí misma.
Es decir: Ec= ½(m*v2)
Ec: Energía cinética, m: masa, v: velocidad, v2: velocidad al cuadrado.
7.- ¿Qué es la energía potencial?
R: La energía potencial es la capacidad que tienen los cuerpos para realizar un trabajo (), dependiendo de la configuración que tengan en un sistema de cuerpos que ejercen fuerzas entre sí. Puede pensarse como la energía almacenada en un sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Más rigurosamente, la energía potencial es una magnitud escalar asociada a un campo de fuerzas (o como en elasticidad un campo tensorial de tensiones). Cuando la energía potencial está asociada a un campo de fuerzas, la diferencia entre los valores del campo en dos puntos A y B es igual al trabajo realizado por la fuerza para cualquier recorrido entre B y A, es energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse como la energía almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Suele abreviarse con la letra “U”. La energía potencial puede presentarse como energía potencial gravitatoria, energía potencial electrostática, y energía potencial elástica.
8. -¿Cuáles son los tipos de trabajo termodinámico?
R: El trabajo en termodinámica siempre representa un intercambio de energía entre un sistema y su entorno.
Trabajo mecánico: El trabajo mecánico ocurre cuando una fuerza que actúa sobre el sistema lo mueve a través de una distancia.
Trabajo de expansión: Cuando el trabajo se debe al desplazamiento de las fuerzas de presión exteriores que conllevan un cambio en el volumen del sistema se llama trabajo de expansión.
Trabajo eléctrico: Con medios eléctricos es posible realizar trabajo de modo más conveniente y medirlo a su vez con más exactitud (el trabajo es realmente mecánico al final, pero intervienen en él fuerzas eléctricas).
9.- ¿Cuál es el postulado de la primera ley de la termodinámica?
R: Existen estados particulares de sistemas simples (llamados estados de equilibrio) que, macroscópicamente, se caracterizan completamente por (sus parámetros extensivos) la energía interna U, el volumen V, y los números de mol N1, N2,..., Nr de sus componentes químicos.En la medida en que ampliamos la generalidad de los sistemas a considerar, permitiendo propiedades mecánicas y eléctricas más complicadas, el número de parámetros requeridos para caracterizar un estado de equilibrio se incrementa para incluir, por ejemplo, el momento dipolar eléctrico, etc. Estas nuevas variables juegan un papel en el formalismo completamente análogo al del volumen V para un sistema simple. La primera ley de la termodinámica sólo proporciona la expresión cuantitativa del principio de conservación de la energía. En palabras, expresa que el cambio total de energía de un sistema cerrado es igual al calor transferido al sistema, menos el trabajo efectuado por el sistema.
10.- ¿Qué es el trabajo de flujo?
R: Este trabajo de flujo o energía de flujo es el trabajo necesario para empujar la masa dentro o hacia fuera del volumen de control. Los volúmenes de control a diferencia de la masa de control incluyen flujo de masa. La energía transportada por la masa de un fluido que fluye es igual a la energía de un fluido contenido por una masa de control más el trabajo de flujo. Este trabajo de flujo o energía de flujo es el trabajo necesario para empujar la masa dentro o hacia fuera del volumen de control.
11.- ¿Cuál es el modelo matemático de la primera ley de la termodinámica?
R: Como se ha dicho anteriormente, al ocurrir un cambio de energías (calor y trabajo, o una sola de ellas) la variación de energía del sistema (que es el que interesa) y el que en definitiva es la variación de ∆E que se busca conocer, será ∆Es = ∑EI.Esta sumatoria de energías intercambiadas, es como su nombre lo indica ∑EI = calor + trabajo. Esto es, la energía en forma de calor que se ganó o perdió más la energía en forma de trabajo que se ganó o perdió.En cualquier proceso termodinámico, el calor neto absorbido por un sistema es igual a la suma del trabajo realizado por el sistema y la variación de su energía interna
12.- ¿Qué expresa la ecuación de continuidad?
R: Una ecuación de continuidad expresa una ley de conservación de forma matemática, ya sea de forma integral como de forma diferencial.
13.- ¿Cuál es su modelo matemático y como se aplica en la práctica?
R: Modelo matemático:
Se aplica el teorema de divergencia AC/AT +Δ (CU)=0
Se aplica mediante los diferentes cambios de temperatura que existen al obtener las mediciones correspondientes en la práctica.
14.- ¿Cuál es el principio del Dr. Mayer?
R: Mayer estableció, en 1842, que si la energía, en sus formas de energía cinética y potencial, se transformaba en calor, este debía poder transformarse en esas dos formas de la energía sentando las bases del principio de conservación en los fenómenos biológicos y en los sistemas físicos. Mayer fue capaz de encontrar una relación cuantitativa entre el calor y el trabajo basándose en los resultados de las mediciones de las capacidades caloríficas de los gases.
15.- ¿Qué es una máquina térmica?
R: Una máquina térmica es un conjunto de elementos mecánicos que permite intercambiar energía, generalmente a través de un eje, mediante la variación de energía de un fluido que varía su densidad significativamente al atravesar la máquina. Se trata de una máquina de fluido en la que varía el volumen específico del fluido en tal magnitud que los efectos mecánicos y los efectos térmicos son interdependientes.O de igual manera se puede definir como un dispositivo que funciona en un ciclo termodinámico y que realiza cierta cantidad de trabajo neto positivo a través de la transferencia de calor desde un cuerpo a temperatura elevada y hacia un cuerpo a baja temperatura. Con frecuencia el termino maquina térmica se utiliza en un sentido más amplio que incluye a todos los dispositivos que producen trabajo. Entre las que tenemos las maquinas refrigerantes y las bombas de calor. El mejor ejemplo de estas maquinas térmicas son los refrigeradores y bombas de calor que tienen como fin enfriar o calentar un entorno.
16.- ¿Qué es una maquina hidráulica?
R: Una Máquina hidráulica es una variedad de máquina de fluido que emplea para su funcionamiento las propiedades de un fluido incompresible o que se comporta como tal, debido a que su densidad en el interior del sistema no sufre variaciones importantes. Convencionalmente se especifica para los gases un límite de 100 mbar para el cambio de presión; de modo que si éste es inferior, la máquina puede considerarse hidráulica. Dentro de las máquinas hidráulicas el fluido experimenta un proceso adiabático, es decir no existe intercambio de calor con el entorno.
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