TERMODINAMICA CLASE 1
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TERMODINÁMICA
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UNIDAD 1.
Energía,
transferencia de
energía y
análisis general
de la energía.
1.1.Energía,Transfere
ncia de energía y
análisis general de
energía. Formas de
energía.
1
(2)
Plataforma docente
clase S01. Realizar
la lectura L01:
páginas 51-59
Preguntas teóricas:
2.1 , 2 .2 , 2.3 , 2.4 y
2.5. Problemas:
página 98: 2.7,
2.10, 2.11 ,2.12, 2.
13 , 2.14. 2.15,
2.16 y 2.17.
Plantea
ecuación,
reconoce
términos ,
formas de
energía,
efectúa
cálculos en
problemas
UNIDAD 1 . ENERGÍA Y PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
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Definir el objeto de estudio de la termodinámica
y conceptos básicos.
Definir el concepto de energía y sus formas.
Aplicar conceptos a la solución de problemas .
OBJETIVOS
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QUE ES LA TERMODINÁMICA
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APLICACIONES EN BIOLOGÍA
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APLICACIONES COTIDIANAS
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APLICACIONES EN AUTOMOCIÓN
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APLICACIONES EN ACONDICIONAMIENTO Y
REFRIGERACIÓN INDUSTRIAL
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Aplicaciones en el la ingeniería aeroespacial
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APLICACIONES EN CENTRALES ELÉCTRICAS E INDUSTRIALES
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APLICACIONES EN ENERGÍAS RENOVABLES
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Una Teoría es tanto más impresionante cuanto
mayor es la sencillez de sus premisas, cuanto
más variados son los objetos a los que se refiere
y cuanto más amplio es su área de aplicación.
Estas son las razones por las que me impresionó
tan profundamente la Termodinámica Clásica.
RESUMIENDO
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CONCEPTOS BÁSICOS: SISTEMA , SISTEMA CERRADO
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CONCEPTOS BÁSICOS: FRONTERA MÓVIL
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CONCEPTOS BÁSICOS: VOLUMEN DE CONTROL
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CONCEPTOS BÁSICOS: SISTEMA ABIERTO
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CONCEPTOS BÁSICOS: PROPIEDADES INTENSIVAS Y EXTENSIVAS
Las propiedades intensivas o intrínsecas
son aquellas que no dependen de la
cantidad de sustancia o del tamaño de
un cuerpo, por lo que el valor permanece
inalterable al subdividir el sistema inicial
en varios subsistemas
Las propiedades extensivas o extrínsecas
son aquellas que sí dependen de la
cantidad de sustancia o del tamaño de un
cuerpo, son magnitudes cuyo valor es
proporcional al tamaño del sistema que
describe
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CONCEPTOS BÁSICOS: DENSIDAD Y VOLUMEN ESPECÍF ICO
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CONCEPTOS BÁSICOS: DENSIDAD RELATIVA Y PESO ESPECÍF ICO
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CONCEPTOS BÁSICOS: ESTADO Y EQUIL IBRIO
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CONCEPTOS BÁSICOS: ESTADO Y PROCESO
![Page 23: TERMODINAMICA CLASE 1](https://reader030.fdocuments.es/reader030/viewer/2022033002/563db93e550346aa9a9b701f/html5/thumbnails/23.jpg)
CONCEPTOS BÁSICOS: D IAGRAMA DE PROPIEDADES
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DIAGRAMA DE PROPIEDADES
T ºC
V
20
1.5 2.5
1 2
m^3
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PROCESOS DE FLUJO ESTACIONARIO
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ESCALAS DE TEMPERATURA Y LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA
![Page 27: TERMODINAMICA CLASE 1](https://reader030.fdocuments.es/reader030/viewer/2022033002/563db93e550346aa9a9b701f/html5/thumbnails/27.jpg)
ENERGÍA Y ANÁLISIS GENERAL DE LA ENERGÍA
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Fuentes de Energía Renovables
Las energías renovables son aquellas que llegan en forma
continua a la Tierra y que a escalas de tiempo real
parecen ser inagotables.
Ejemplos:
Energía Hidráulica
Energía Solar
Energía biomasa
Energía Mareomotriz
FUENTES DE ENERGÍA
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Son fuentes de energía no renovables aquellas que se encuentran en forma
limitada en nuestro planeta y se agotan a medida que se les consume.
Ejemplos:
El carbón.
El petróleo
El Gas Natural
La energía geotérmica
La energía nuclear
Fuentes de Energía No Renovables
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FORMAS DE ENERGÍA
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ENERGÍA CINÉTICA Y ENERGÍA CINÉTICA POR UNIDAD DE
MASA
![Page 32: TERMODINAMICA CLASE 1](https://reader030.fdocuments.es/reader030/viewer/2022033002/563db93e550346aa9a9b701f/html5/thumbnails/32.jpg)
ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA, ENERGÍA
POTENCIAL GRAVITATORIA POR UNIDAD DE MASA
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La energía interna U de un sistema es la suma de todas
las formas de Energía microscópica
LA ENERGÍA INTERNA (U)
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LA ENERGÍA INTERNA (U)
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La fusión completa de 100 g de
uranio libera una energía Suficiente
para abastecer un coche Durante
112 años si consume 5 litros diarios
de gasolina
EJEMPLOS
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ENERGÍA TOTAL, ENERGÍA TOTAL POR
UNIDAD DE MASA
O bien por unidad de masa:
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FLUJO MÁSICO
Es la masa que fluye a través de una sección transversal de área At por unidad de
tiempo
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La energía mecánica de un fluido por unidad de masa (kJ/kg) se puede expresar:
Donde P es la presión del fluido , 𝛒 es la densidad, V es la velocidad, g la
aceleración de la gravedad y z es la altura.
ENERGÍA MECÁNICA DE UN FLUIDO EN MOVIMIENTO
POR UNIDAD DE MASA
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También la energía mecánica de un fluido se puede expresar por unidad de tiempo:
E N E RGÍA M E C ÁN IC A P O R U N I DAD D E T I E M P O, VA RIAC ION D E L A E N E RG ÍA
M E C ÁNICA , P O R U N I DAD D E T I E M P O Y VA R IAC IÓN D E D E L A E N E RGÍA
M E C ÁNICA P O R U N I DAD D E M A S A
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![Page 41: TERMODINAMICA CLASE 1](https://reader030.fdocuments.es/reader030/viewer/2022033002/563db93e550346aa9a9b701f/html5/thumbnails/41.jpg)
2-7 Calcule la energía cinética total, en kJ, de un objeto cuya masa es de 100 kg, y
cuya velocidad es de 20 m/s.
PROBLEMAS
![Page 42: TERMODINAMICA CLASE 1](https://reader030.fdocuments.es/reader030/viewer/2022033002/563db93e550346aa9a9b701f/html5/thumbnails/42.jpg)
2-10 Calcule la energía potencial total, en kJ, de un objeto cuya masa es de 20 kg,
cuando está ubicado a 20 m debajo de un nivel dado, en una ubicación donde g = 9.5
m /𝒔𝟐.
PROBLEMAS
![Page 43: TERMODINAMICA CLASE 1](https://reader030.fdocuments.es/reader030/viewer/2022033002/563db93e550346aa9a9b701f/html5/thumbnails/43.jpg)
2-11 Una persona entra a un elevador a nivel del lobby de un hotel, junto con su
maleta de 30 kg, y sale en el 10° piso, 35 metros arriba. Determine la cantidad de
energía consumida por el motor del elevador que ahora está almacenada en la
maleta.
PROBLEMAS
![Page 44: TERMODINAMICA CLASE 1](https://reader030.fdocuments.es/reader030/viewer/2022033002/563db93e550346aa9a9b701f/html5/thumbnails/44.jpg)
2-12. Se va a generar electricidad instalando un turbogenerador en un lugar a 160 m
debajo de la superficie de un gran depósito de agua, que puede suministrarla
continuamente a 3.500 kg/s. Calcule la potencia que se pueda generar.
PROBLEMAS
![Page 45: TERMODINAMICA CLASE 1](https://reader030.fdocuments.es/reader030/viewer/2022033002/563db93e550346aa9a9b701f/html5/thumbnails/45.jpg)
2-13 En cierto lugar, sopla el viento continuamente a 10 m/s. Calcule la energía
mecánica del aire, por unidad de masa, y la potencia que pueda generar un
aerogenerador, con 60 m dediámetro de álabes, en ese lugar. Suponga que la
densidad del aire es 1.25 kg/𝒎𝟑.
PROBLEMAS
![Page 46: TERMODINAMICA CLASE 1](https://reader030.fdocuments.es/reader030/viewer/2022033002/563db93e550346aa9a9b701f/html5/thumbnails/46.jpg)
2-14 Un chorro de agua sale por una turbina a 60 m/s, con una tasa de flujo de 120
kg/s; se va a usar para generar electricidad, al chocar con las paletas en la periferia de
una rueda. Calcule la potencia que puede generar ese chorro.
PROBLEMAS
![Page 47: TERMODINAMICA CLASE 1](https://reader030.fdocuments.es/reader030/viewer/2022033002/563db93e550346aa9a9b701f/html5/thumbnails/47.jpg)
2-15 Se están estudiando dos lugares para generar energía eólica. En el primero, el
viento sopla constantemente a 7 m/s, durante 3.000 horas por año, mientras que en el
segundo, el viento sopla a 10 m/s durante 2.000 horas al año. Suponiendo, para
simplificar, que la velocidad del viento es despreciable fuera de esas horas, determine
cuál es el mejor lugar para generar energía eólica. Sugerencia: Observe que la tasa de
flujo de masa del aire es proporcional a la velocidad del viento.
PROBLEMAS
![Page 48: TERMODINAMICA CLASE 1](https://reader030.fdocuments.es/reader030/viewer/2022033002/563db93e550346aa9a9b701f/html5/thumbnails/48.jpg)
2-16 Un río tiene un caudal constante de 175 𝒎𝟑/s, y se está estudiando para generar
electricidad. Se determina que se puede construir una presa para detener el agua y
dejarla pasar desde una diferencia de alturas de 80 m, generando así la electricidad.
Calcule cuánta potencia se puede generar con el agua de ese río, al tener llena la
presa.
PROBLEMAS
![Page 49: TERMODINAMICA CLASE 1](https://reader030.fdocuments.es/reader030/viewer/2022033002/563db93e550346aa9a9b701f/html5/thumbnails/49.jpg)
2-17 Considere un río que corre hacia un lago a una velocidad promedio de 3 m/s, con
un caudal de 500 m3/s, en una ubicación a 90 m arriba de la superficie del lago.
Determine la energía mecánica total del agua del río por unidad de masa, y el potencial
de generación de potencia de todo el río en esa ubicación.
PROBLEMAS