PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

M del Carmen Maldonado Susano

• Energía que se transfiere entre unsistema termodinámico y su medioambiente, debido a una diferencia detemperaturas entre ambos cuandoocurre un cambio de estado.

• El calor no es una propiedad ya que suvalor depende del proceso seguido.

CALOR

• El calor siempre fluye de los cuerpos demayor temperatura a los de menortemperatura.

• La unidad del calor en el SI es el[Joule].

CALOR

• Es la suma de todas las formas deenergía de un sistema.

• Las energías de las que consta son: laEnergía interna, Energía cinética, Energíapotencial para sistemas compresibles.

ENERGÍA TOTAL

• Es la energía que pose un cuerpo osistema debida a la velocidad.

ENERGÍA CINÉTICA

• Es la energía que tiene un sistemadebido a la posición con respecto a unaaltura de referencia.

ENERGÍA POTENCIAL

• Es la suma de las energías que tienen lasmoléculas en un estado determinadocomo traslación, rotación, molecular,eléctrica, etc.

• Representa la energía molecular de unsistema y puede existir en las formas:sensible, latente, química y nuclear.

ENERGÍA INTERNA

• La energía interna total es unapropiedad extensiva.

• Se designa con la letra U

• Su unidad en el SI es el Joule.

ENERGÍA INTERNA (U)

• La energía interna especifica u es unapropiedad intensiva y es igual a laenergía interna total por unidad demasa. La unidad en el SI es J/kg.

ENERGÍA INTERNA

• Esta propiedad es muy útil cuando setienen sistemas abiertos para calcular losbalances térmicos.

• La variación de entalpía expresa unamedida de la cantidad de energíaabsorbida o cedida por un sistematermodinámico, o, lo que es lo mismo, lacantidad de energía que tal sistemapuede intercambiar con su entorno.

ENTALPÍA

• Es la entalpía por unidad de masa y sedefine como:

ENTALPÍA ESPECÍFICA

PRINCIPIO DE CONSERVACIÓNDE LA MASA.

•“La masa no se crea ni se destruye sólo se transforma.”

SISTEMA

+me

-ms

dm=dmentrada - dmsalida

ECUACIÓN DE CONTINUIDAD

Volumen de control

dme

dms

Volumen de control

dme

dms

t = 0 t = dt

(dm)v.c.= dmentrada - dmsalida

Sistema abierto

(Volumen de control)

Si tomamos la variación en función del tiempo t, tenemos:

dt

dm

dt

dm

dt

dm se

cv

..

dt

dmm

se

cv

mmm

..

Flujo de masa o

flujo másico

FLUJO DE MASA

• Se define como la cantidad de masa quefluye por una sección transversal por unidadde tiempo.

• Su unidad en el SI es Kg/s.

FLUJO MÁSICO ( )

m

Vm

vAm

• Es el volumen de un fluido que fluye poruna sección transversal por unidad detiempo.

FLUJO VOLUMÉTRICO ( )

V

vAV

• A es la área de sección transversal• v es la velocidad media del flujo

RÉGIMEN ESTABLE

El régimen estable nos dice que se conservaun flujo constante, sin haber acumulación odisminución de masa en el volumen decontrol.

0m.c.v

se mm

Ecuación de Continuidad

vAm

222111 vAvA

.21 ctemm

• La tasa de flujo de energía relacionada con

un fluido que fluye a una tasa de es:

TASA DE FLUJO ENERGÍA ( )

E

emE

m

• La unidad en el SI es J/s

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA.

•“La energía ni se crea ni se destruye sólo se transforma”

SISTEMA

+Ee

-Es

ΔETotal = Eentrada - Esalida

BALANCE DE ENERGÍA.

También conocida como “Balance de Energía.”

SISTEMA

+Ee

-Es

Δ ETotal = Ee - Es

ENERGÍA TOTAL

mgzv

mUE 2

2

gzv

ue 2

2

EpEcUE

SISTEMA

+Q +W

-W-Q

PRIMERA LEY DE LA TERMO

E=Q + W

EC+EP+U=Q + W

SISTEMA

+Q +W

-W-Q

PRIMERA LEY DE LA TERMO

E=Q + W

EC+EP+U=Q + W

Para Sistemas cerrados

Para Sistemas cerrados estacionarios

PRIMERA LEY DE LA TERMO

Se llaman estacionarios porque No experimentan cambios en su energía

cinética ni potencial.

El cambio de la Energía total es idéntico al cambio de su Energía interna.

EC=0

EP=0

U=Q + W

EC+EP+U=Q + W

PRIMERA LEY DE LA TERMO

Para Sistemas cerrados estacionarios

ΔU = Q - W ∆E

.Q

.W

PRIMERA LEY DE LA TERMO

Para Sistemas cerrados

v1

h1

v2

h2

.Q

.W

z1 1

2

ΔE = Q –W

Q - W = h + EC + EP

PRIMERA LEY DE LA TERMO

Para Sistemas abiertos