UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADASNOMBRE: Carlos VillacisCURSO: Transferencia de calor

Ecuacin de la conservacin de la energaLa primera ley de la termodinmica, conocida tambin como el principio de conservacin de la energa, brinda una base slida para estudiar las relaciones entre las diversas formas de interaccin de energa.

La primera ley de la termodinmica establece que la energa no se puede crear ni destruir durante un proceso; slo puede cambiar de forma. Por lo tanto, cada cantidad de energa por pequea que sea debe justificarse durante un proceso.

Las mediciones cuidadosas durante estos experimentos indican lo siguiente: para todos los procesos adiabticos entre dos estados determinados de un sistema cerrado, el trabajo neto realizado es el mismo sin importar la naturaleza del sistema cerrado ni los detalles del proceso.

La ecuacin general de la conservacin de la energa es la siguiente:

Que aplicada a la termodinmica teniendo en cuenta elcriterio de signos termodinmico, queda de la forma:

Donde U es la energa interna del sistema (aislado), Q es la cantidad de calor aportado al sistema y W es el trabajo realizado por el sistema.

Ecuacin de la energa con variacin de diferentes energas:

Ejercicios de aplicacin:Ejercicio 01: Un flujo de agua suministra a la hlice de una turbina una potencia de 1.2 kW. En 2 minutos de funcionamiento se ha estimado un flujo de calor hacia el medio ambiente de 15kJ. Calcular la variacin de energa interna en el flujo. Solucin: Asumiendo un VC indeformable y fijo, flujo permanente, uniforme e incompresible con friccin, o sea (ue us). Ecuacin bsica de conservacin de la energa:

Ejercicio 02: A travs de una tubera horizontal fluye agua con velocidad:

a.-Calcular la transferencia de calor durante una hora que atraviesa las paredes de la tubera en el tramo indicado en la figura.

Solucin: Asumiendo un VC indeformable y fijo, flujo permanente, uniforme e incompresible sin friccin, o sea (ue = us). Ecuacin bsica de conservacin de la energa:

Para un flujo permanente y uniforme:

Como las energas cinticas, potencial e internas se anulan entonces:

De la informacin de los manmetros tenemos:

Reemplazando en la ecuacin:

Luego la transferencia de calor por 1 hora es de:

Ejercicio 3 Cul es el incremento en la energa interna de un sistema si se le suministran 700 caloras de calor y se le aplica un trabajo de 900 Joles?Solucin:El problema indica que se le estn suministrando 700 caloras de calor, eso quiere decir queser positivo, por otra parte nos dice que al sistema se le aplicar un trabajo de 900 Joules, aqu el signo detendr que ser negativo, puesto que se la estn aplicando al sistema.

Sabiendo ese anlisis podemos dar solucin al problema de la siguiente forma:Vamos a convertir las 700 caloras de calor en Joules. Por qu? Porque el S.I (Sistema Internacional) de medida as lo estandariza.

Recordar queporque como dijimos,al sistema se le est aplicando un trabajo. Ahora conforme a la frmula de la primera ley de la termodinmica, iniciemos a sustituir.

despejando

Sustituyendo

Ese sera el resultado de nuestro incremento en la energa interna.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS: ALBERT, E. (1978). Development of the concept of heat in children. Science Education, 62(3), pp. 389-399. ALONSO, M. (1992). Actualizando el curso de fsica general. Revista Espaola de Fsica, 6(3), pp. 32-35. ARNOLD, M. (1994). Childrens and lay adults views about thermal equilibrium. International Journal of Science Education, 16(4), pp. 405-419. ARONS, A.B. (1989). Developing the Energy Concepts in Introductory Physics. The Physics Teacher, 27, pp. 506-517. BICKERSTAFF, R.P. y PATSAKOS, G. (1995). Relavisitic generalizations of mass. European Journal of Physics, 16, pp. 63-66. BROOK, A. y WELLS, P. (1988). Conserving the circus? Physics Education, 23, pp. 80-85 CABALLER, M.J. et al. (1993).