República Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Educación universitaria

Universidad Nacional Experimental Rafael María BaraltPrograma de Ingeniería y Tecnología

Cátedra: Termodinámica

ALTAGRACIA, NOVIEMBRE 2013

Esquema

1. Trabajo mecánico2. Trabajo termodinámico3. Unidades de trabajo4. Trabajo de flujo5. Trabajo asociado a un cambio de altura6. Trabajo asociado a un cambio de velocidad7. Trabajo asociado a un resorte8. Trabajo neto

termodinámica

9. Potencia10. Calor11. Unidades de calor12. Comparación entre calor y trabajo13. Equivalente mecánico de calor

Trabajo mecánico.

Es una magnitud escalar que depende del módulo de una fuerza aplicada sobre

un punto material y el desplazamiento que esta le produce. Lo cual aparece

estrechamente vinculado a la fuerza. De este modo, para que exista trabajo debe

aplicarse una fuerza mecánica a lo largo de una cierta trayectoria.

Con lo ante mencionado mientras se realiza trabajo sobre el cuerpo, se produce

una transferencia de energía al mismo, por lo que puede decirse que el trabajo es

energía en movimiento. Por otra parte, si una fuerza constante no produce

movimiento, no se realiza trabajo. Por ejemplo, el sostener un libro con el brazo

extendido no implica trabajo alguno sobre el libro, independientemente del

esfuerzo necesario. De hecho de correr un mueble a través de cierta distancia, o

empujar a un niño en un cochecito, también nos da la idea de un trabajo realizado

Trabajo termodinámica.

El trabajo es la cantidad de energía transferida de un sistema a otro mediante una

fuerza cuando que se produce un desplazamiento, vamos a particularizar la

expresión general del trabajo para un sistema termodinámico concreto: un gas

encerrado en un recipiente por un pistón, que puede moverse sin rozamiento.

Con respecto con lo ante mencionamos la transferencia de energía a través de la

frontera de un sistema asociada a un cambio en las variables

macroscópicas, como pueden ser el volumen, la presión, la posición y velocidad

del centro de masas, el voltaje, etc. Se realiza trabajo cuando se acelera un

objeto, cambiando la velocidad de su CM.

De hecho, si lo que se hace es aumentar la temperatura de un gas, incrementando

la energía cinética de cada partícula, a este proceso lo llamamos calor. En estos

casos suele ser útil la definición clásica de trabajo termodinámico, dada por

Poincaré, que dice que “el trabajo es una interacción entre un sistema y sus

alrededores, y lo realiza el sistema si el único efecto externo a las fronteras del

sistema puede consistir en la elevación de un peso.

Unidades de trabajo.

Como se define como fuerza que actúa a lo largo de un desplazamiento. Las

unidades más comunes son:

Sistema internacional: joule = newton x metro.

Sistema inglés: librafuerza x pie (también se usa con frecuencia la unidad ¨BTU¨).

Otras unidades:

Dina x cm.1ergio

Electrón voltio (er) trabajo requerido para mover un electrón a través de una

diferencia de un voltio.

Trabajo de flujo.

Es el estudio de los aspectos operacionales de una actividad de trabajo: cómo se

estructuran las tareas, cómo se realizan, cuál es su orden correlativo, cómo se

sincronizan, cómo fluye la información que soporta las tareas y cómo se le hace

seguimiento al cumplimiento de las tareas. Generalmente los problemas de flujo

de trabajo se modelan con redes de Petri.

La actualización dinámica proporciona un mecanismo para que los desarrolladores

de aplicaciones actualicen la definición de flujo de trabajo de una instancia donde

sea conservada. El cambio requerido puede ser implementar una corrección de

errores, nuevos requisitos o acomodar cambios inesperados. 

También podemos decir lo ante mencionado flujos de trabajo que sirven como

base para la planificación, diseño y realización de trabajos de modelado geológico,

en función de los datos e información disponible y las necesidades de

caracterización estática existentes. En principio podemos afirmar que tanto los

primeros como las metas propuestas van a terminar definiendo el flujo de trabajo a

aplicar, dentro de un menú de opciones disponibles.  

Trabajo asociado a un cambio de altura.

El trabajo en altura se define como cualquier actividad o desplazamiento que

realice un trabajador mientras este expuesto a un riesgo de caída de distinto nivel,

cuya diferencia de cota sea aproximadamente igual o mayor a 1.5 metros con

respecto del plano horizontal inferior más próximo.

Trabajo asociado a un cambio de velocidad.

En primer término las transformaciones o cambios que sufre la materia, los que

interesan a la mecánica son los asociados a la posición y a la velocidad. Ambas

magnitudes definen, en el marco de la dinámica de Newton, el estado mecánico

de un cuerpo, de modo que éste puede cambiar porque cambie su posición o

porque cambie su velocidad.

Trabajo asociado a un resorte.

El resorte presenta una constante de elasticidad que depende de varios factores:

forma del resorte, material de que está hecho, etc. Esta constante determina el

valor de la fuerza de recuperación del resorte cuando lo estiramos. Esta fuerza es

de tipo conservativo y el trabajo realizado por ella se acumula en forma de energía

potencial. Cuando el resorte se estira o se contrae va acumulando una energía

que llamamos energía potencial elástica, que es la que utilizará para volver a su

posición inicial.

Trabajo neto.

Cualquier sistema físico el movimiento sobre una trayectoria puede estar sometido

a una o más fuerzas. Se define el trabajo neto como la suma de los trabajos

realizados desde un punto inicial a un punto final de la trayectoria, por cada una de

las fuerzas individuales a las que está sometido nuestro sistema físico.

 Potencia.

Es el cociente entre el trabajo realizado y el tiempo que se tarda en realizarlo. La

unidad de potencia en el SI es el vatio (w) , que se define como la potencia

necesaria para realizar un trabajo de un joule en un segundo. El vatio es una

unidad muy pequeña, por lo que se suele utilizar el kilovatio (kw), que equivale a

1000 w.

Calor.

El calor (representado con la letra Q) es la energía transferida de un sistema a otro

(o de un sistema a sus alrededores) debido en general a una diferencia de

temperatura entre ellos. El calor que absorbe o cede un sistema termodinámico

depende normalmente del tipo de transformación que ha experimentado dicho

sistema. Dos o más cuerpos en contacto que se encuentran a distinta temperatura

alcanzan, pasado un tiempo, el equilibrio térmico (misma temperatura). Este hecho

se conoce como Principio Cero de la Termodinámica.

Hemos seguido este programa de derivación de la energía con la intención de

que la energía interna sea en Termodinámica tan útil como lo es la energía a

potencial en Mecánica. La primera utilidad que le vamos a encontrar es que puede

ayudarnos a definir el concepto de calor. Supongamos ahora que tenemos un

sistema que está en contacto con sus alrededores por una pared diatérmica. Si los

alrededores están a una temperatura distinta del sistema entonces se establecerá

un flujo de calor entre sistema y alrededores.

Unidades de calor.

El calor se mide en unidades de energía. Por tanto, en el Sistema Internacional su

unidad es el joule (J). Sin embargo, la unidad tradicional para medir el calor es

la caloría (cal). La equivalencia es:

1 cal = 4,184 J  ó  1 J = 0,24 cal

Por otra parte las unidades más habituales de calor específico son: 

[c] = \mathrm{J \over kg K} 

[c] = \mathrm{cal \over g C} 

El calor específico de un material depende de su temperatura; no obstante, en

muchos procesos termodinámicos su variación es tan pequeña que puede

considerarse que el calor específico es constante. Asimismo, también se

diferencia del proceso que se lleve a cabo, distinguiéndose especialmente el "calor

específico a presión constante" (en un proceso isobaro) y "calor específico a

volumen constante (en un proceso isocoro). 

Composición entre calor y trabajo.

Se evidencia que son intercambios energéticos que tienen lugar como

consecuencia de las interacciones que pueden experimentar los sistemas

termodinámicos. Tanto el calor como el trabajo son manifestaciones externas de la

energía y únicamente se evidencian en las fronteras de los sistemas y solamente

aparecerán cuando estos experimenten  cambios en sus estados termodinámicos.

En las interacciones que experimentan los sistemas, estos pueden recibir o ceder

energía.

La energía se considera como una magnitud algebraica estableciéndose el

siguiente criterio: trabajo que proporciona el sistema positivo y el que recibe

negativo. Así mismo, el calor suministrado al sistema se considera positivo y el

cedido por él negativo.Por otra parte dos tipos de energía en tránsito, es decir,

energía que pasa de un cuerpo a otro. Ambas tienen la misma unidad, julio en el

S.I.La principal diferencia entre ambas es la forma en la que se transfieren. El

calor se transfiere entre dos cuerpos que tienen diferente temperatura. El trabajo

se transfiere cuando entre dos cuerpos se realizan fuerzas que provocan

desplazamientos o cambios dimensionales.

El calor se transfiere a través de un vínculo térmico (diferencia de

temperatura). El trabajo se transfiere a través de

un vínculomecánico(fuerzay desplazamientos).

                                                                                          

Equivalente mecánica de calor.

Mucho tiempo antes que el calor fuera concebido como transferencia de

energía, se habían diseñado maneras prácticas de medirlo. La unidad de

calor se determinó con base en las propiedades del agua y se denominó caloría

(derivado del antiguo concepto del calórico). Esta unidad continúa en uso y se

define así:Una caloría (cal) es la cantidad de calor necesaria para elevar un grado

Celsius (°C) la temperatura de un gramo de agua (de 14.5 oC a 15.5 oC a la

presión de una atmósfera). Los métodos para determinar unidades de calor se han

perfeccionado al relacionarlos con la energía. En el Sistema Internacional de

Unidades (SI U)  se mide la energía por medio del joule (j), el cual se define como:

El producto de fuerza por distancia, donde fuerza se mide en newton y distancia

en metros.

A través de experimentos se ha comprobado que para elevar un grado Celsius la

temperatura de un gramo de agua, se necesita transferir 4.2 j de energía mediante

trabajo mecánico. Por tanto, una caloría produce el mismo incremento de

temperatura en un gramo de agua que cuando se realiza en ella un trabajo de

4.2 j, ya que en ambos casos se transfiere la misma cantidad de energía. Esta

igualdad se conoce como equivalente mecánico del calor: 1 cal = 4.2 j.

 

BIBLIOGRAFIA.

www.slideshare.net/lamafiakevin/trabajo-mecánico.

www.rena.edu.ve/cuartaEtapa/fisica/Tema11a.html .

www.hiru.com.   Ciencias y tecnología  ›   Física  ›   Estática y dinámica.

soko.com.ar/Fisica/trabajo_mecanico.htm.

www.uam.es/personal_pdi/ciencias/jacarrer/Trabajo_Calor_1PPo.pdf.

ergodic.ugr.es/termo/lecciones/leccion06.pdf.

acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/.../trabajo.html

www.docentes.unal.edu.co/bahoyos/docs/Termo.../capitulo%202.pdf.

thinkwasabi.com/2013/.../la-importancia-de-actualizar-el-flujo-de -

trabajo.office.microsoft.com/.../flujos-de-trabajo-i-conceptos-basicos-importante.

www.df.cl/cambios-a-normativa-de - trabajo...altura.../193515.html.

www.paritarios.cl/prevencion_de_riesgo_Trabajo_en_altura.html.

laplace.us.es/wiki/indww.monografias.com

›   Fisicaex.php/Trabajo_en_termodinámica_(GIE).

http://www.tareasya.com.mx/index.php/tareas-ya/secundaria/ciencias-2/calor-y-

temperatura/1778-Equivalente-mec%C3%A1nico-del-calor.html .