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LEY 1° DE LA TERMODINÁMICA

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Ley de conservacion La primera ley de la termodinámica es entonces la ley de conservación de la energía, que asegura que la energía no se crea, ni se destruye, sino que se conserva. Esta ley ha sido confirmada en numerosos e interminables experimentos y hasta hoy no ha habido uno solo que la contradiga. Por esto cuando una persona como Stephen Hawking busca explicar un fenómeno físico, debe asegurarse de que sus conclusiones no violen la primera ley de la termodinámica

La energía interna Cuando el agua está hirviendo, hace que la tapa del recipiente realice el trabajo. Pero esto lo hace a costa del movimiento molecular, lo que significa que no todo el calor suministrado va a transformarse en trabajo, sino que parte se convierte en incremento de la energía interna, la cual obedece a la energía cinética de traslación, vibración y potencial molecular.

Es decir Q = W, en que Q es el calor suministrado por el sistema al medio ambiente y W el trabajo realizado por el medio ambiente al sistema durante el ciclo.

La primera ley de la termodinámica establece que la energía no se crea, ni se destruye, sino que se conserva. Entonces esta ley expresa que, cuando un sistema es sometido a un ciclo termodinámico, el calor cedido por el sistema será igual al trabajo recibido por el mismo, y viceversa.

ALGUNOS DISPOSITIVOS DE INGENIERIA DE FLUJO ESTACIONARIO

TRAMO DE TUBERÍA

Transporta fluidos

Q, W, Ec y Ep pueden llegar a ser significativos de acuerdo a las condiciones.

INTERCAMBIADOR DE CALOR

Como su nombre lo indica, intercambia calor entre dos fluidos

CÁMARA DE MEZCLADO

Mezcla dos corrientes de fluido

VÁLVULA DE ESTRANGULAMIENTO

Restringe el flujo

DIFUSOR

Tiene como función propia incrementar la presión de un fluido desacelerándolo

TOBERA ACELERADORA

Incrementa la velocidad de un fluido a expensas de la presión

TURBINA

Su función es transformar la energía de flujo en energía mecánica.

COMPRESOR

Transformar el trabajo en energía de flujo en gas. El gas en este caso sufre un aumento de presión significativo.

BOMBA

Tiene como función transformar el trabajo en energía de flujo en líquido.

BALANCES DE ENERGÍA EN SISTEMAS DE FLUJO ESTACIONARIO

En estos sistemas las propiedades permanecen constantes (V, m, E, etc.). Hay una entrada y salida de fluidos pero las propiedad no cambian con el paso del tiempo. Se expresa la primera ley de la termodinámica como: Einicial + Eentra - Esale = Efinal Eentra - Esale = Efinal - Einicial = Esist Si se expresa en unidad de tiempo: dEvc Eentra - Esale= ------- dt Eentra - Esale hace referencia a la tasa de transferencia de energía (W, Q y m) dEvc sobre dt hace referencia a los cambios de energía del sistema. Como en estos sistemas las propiedades no cambian, este valor queda en 0. Por lo tanto: Eentra = Esale

ENERGÍA TRANSPORTADA POR UN FLUIDO EN MOVIMIENTO

Trabajo de flujo o energía de flujo: es el trabajo a introducir o retirar masa del sistema. La energía puede viajar entre un sistema y otro en forma de calor, trabajo o flujo másico. Ejemplo: tenemos un recipiente que tiene tanto entrada como salida, entonces para introducir algún objeto (masa) al recipiente se necesita una fuerza, es decir, (F=P (presión).A (área)), ya que la presión es una fuerza normal en el área en la cual se está actuando, a lo largo de una distancia. Esta fórmula quedaría W= F.L= P.A.L Ls energía que transporta el fluido en movimiento se representa en Emasa= P.V + Ec (energía cinética) + Ep (energía potencial) La energía puede entrar en forma de masa a un sistema porque la masa lleva energía consigo, si entra al sistema está haciendo que aumente la masa del sistema, y si sale está haciendo que disminuya.