Conservación de la energía

• 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.

1er ley de la Termodinámica

• Al suministrar una determinada cantidad de energía térmica (Q) a

un sistema, esta cantidad de energía será igual a la diferencia del

incremento de la energía interna del sistema (ΔU) menos

el trabajo (W) efectuado por el sistema sobre sus alrededores.

∆U = Q - W

Principio de conservación de la

energía mecánica

Expresión matemática:

Em= Ec + Ep

Energía Cinética

Expresión matemática:

Ec= ½ m v^2

Energia potencial Expresión matemática:

Ep= m * g * h

Entropía

Entropía ≈ Perdida de energía

• La entropía (simbolizada como S) es una magnitud física que

permite, mediante cálculo, determinar la parte de la energía que no

puede utilizarse para producir trabajo.

• La palabra entropía procede del griego (ἐντροπία) y significa

evolución o transformación.

Entropía

• Se define como:

“El índice de la cantidad de energía no disponible en un

sistema termodinámico dado en un momento de su evolución”.

Sistema cerrado y arena

constante

(1er ley Termodinámica)

Baja Entropía

Alta Entropía

Entropía

• Se relaciona también con el desorden molecular

• La entropía y los procesos reversibles e irreversibles

Función

• La exigencia del aumento de entropía puede

utilizarse para PREDECIR procesos del tipo de:

Reacciones químicas

Transformaciones entre las distintas formas de

energía

Sentidos de la transferencia de calor

Ecuación de Gibbs

• Puede utilizarse para el calculo de cambios de

ENTROPIA de una sustancia.

dU = (U/S) dS + (U/V) dV

dS= 1/T dU + P/T dV

2da ley de la Termodinámica

• “La energía disponible para el trabajo útil en un

sistema en funcionamiento tiende a decrecer,

aunque la energía total permanece constante”.

2da ley Termodinámica = Entropía en aumento

Número de Reynolds

Introducción

• Cuando un líquido fluye en un tubo y su velocidad es baja, fluye en líneas

paralelas a lo largo del eje del tubo; a este régimen se le conoce como

“flujo laminar".

• Conforme aumenta la velocidad el flujo se dispersa hasta que adquiere un

movimiento de torbellino en el que se forman corrientes cruzadas y

remolinos; a este régimen se le conoce como “flujo turbulento“.

Regímenes de flujo

Número de Reynolds

Historia

• Los diferentes regímenes de flujo y la asignación de valores

numéricos de cada uno fueron reportados por primera vez por

Osborne Reynolds en 1883.

• Reynolds observó que el tipo de flujo adquirido por un líquido que

fluye dentro de una tubería depende de la velocidad del líquido, el

diámetro de la tubería y de algunas propiedades físicas del fluido.

Número de Reynolds

Número de Reynolds

• Número de Reynolds es un número adimensional que relaciona las

propiedades físicas del fluido, su velocidad y la geometría del ducto por

el que fluye.

Re =

Número de Reynolds

• Fórmula según la viscosidad cinemática

Número de Reynolds

• Fórmula según el caudal

• Generalmente cuando el numero de Reynolds se encuentra por debajo

de 2100 se sabe que el flujo es laminar, el intervalo entre 2100 y 4000 se

considera como flujo de transición y para valores mayores de 4000 se

considera como flujo turbulento.

Número de Reynolds

Número de Reynolds

Número de Reynolds

Número de Reynolds

Diagrama de Moody: coeficiente de fricción en función del número de

Reynolds para distintos valores de rugosidad relativa

Ejercicios