Date post: | 10-Feb-2016 |
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TERMODINÁMICA
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
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
QUE ES LA TERMODINÁMICA
APLICACIONES EN BIOLOGÍA
APLICACIONES COTIDIANAS
APLICACIONES EN AUTOMOCIÓN
APLICACIONES EN ACONDICIONAMIENTO Y
REFRIGERACIÓN INDUSTRIAL
Aplicaciones en el la ingeniería aeroespacial
APLICACIONES EN CENTRALES ELÉCTRICAS E INDUSTRIALES
APLICACIONES EN ENERGÍAS RENOVABLES
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
CONCEPTOS BÁSICOS: SISTEMA , SISTEMA CERRADO
CONCEPTOS BÁSICOS: FRONTERA MÓVIL
CONCEPTOS BÁSICOS: VOLUMEN DE CONTROL
CONCEPTOS BÁSICOS: SISTEMA ABIERTO
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
CONCEPTOS BÁSICOS: DENSIDAD Y VOLUMEN ESPECÍF ICO
CONCEPTOS BÁSICOS: DENSIDAD RELATIVA Y PESO ESPECÍF ICO
CONCEPTOS BÁSICOS: ESTADO Y EQUIL IBRIO
CONCEPTOS BÁSICOS: ESTADO Y PROCESO
CONCEPTOS BÁSICOS: D IAGRAMA DE PROPIEDADES
DIAGRAMA DE PROPIEDADES
T ºC
V
20
1.5 2.5
1 2
m^3
PROCESOS DE FLUJO ESTACIONARIO
ESCALAS DE TEMPERATURA Y LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA
ENERGÍA Y ANÁLISIS GENERAL DE LA ENERGÍA
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
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
FORMAS DE ENERGÍA
ENERGÍA CINÉTICA Y ENERGÍA CINÉTICA POR UNIDAD DE
MASA
ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA, ENERGÍA
POTENCIAL GRAVITATORIA POR UNIDAD DE MASA
La energía interna U de un sistema es la suma de todas
las formas de Energía microscópica
LA ENERGÍA INTERNA (U)
LA ENERGÍA INTERNA (U)
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
ENERGÍA TOTAL, ENERGÍA TOTAL POR
UNIDAD DE MASA
O bien por unidad de masa:
FLUJO MÁSICO
Es la masa que fluye a través de una sección transversal de área At por unidad de
tiempo
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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