Formas de Trabajo (termodinámica)

Mecanismos de Transferencia de Energía

Trabajo en sistemas Mecánicos

La Mecánica define el trabajo como el producto escalar de una fuerza por

el

desplazamiento

de

su

punto

desplazamiento diferencial el trabajo es:

de

aplicación.

Para

un

Trabajo en sistemas Termodinámicos

La termodinámica define el trabajo de la siguiente manera: Trabajo es una interacción entre dos sistemas tal que cualquier cambio en cada sistema y su entorno podría haberse producido, exactamente, con el único efecto externo a ese sistema, del cambio en

la altura de una masa en un campo gravitatorio.

Método gráfico para el cálculo del trabajo

El trabajo cuasiestático es el área bajo la línea de estados en el plano P-v.

Para un determinado cambio de estado, el trabajo depende del camino

recorrido,

no

es sólo

función de los estados inicial y final.

Ejemplo del Método gráfico Calcúlense los trabajos necesarios para expandir el sistema desde i hasta f a lo largo de los tres caminos señalados, geométricamente y calculando las integrales correspondientes.

Ejemplo del Método gráfico: Por Geometría

Ejemplo del Método gráfico: Por Geometría

TRABAJO DISIPATIVO

Además del trabajo asociado a la

variación de las coordenadas de trabajo siempre es posible ejercer otro tipo de trabajo. Aparece

en

fenómenos

de

rozamiento, histéresis, etc. En un sistema expansivo simple, el trabajo total se puede expresar como:

Otras Formas mecánicas de Trabajo •

TRABAJO DE FLECHA

•

TRABAJO DE RESORTES

•

TRABAJO SOBRE BARRAS ELÁSTICAS

•

TRABAJO RELACIONADO A LÁMINAS SUPERFICIALES

TRABAJO DE FLECHA

El trabajo para aplicar un par τ en una barra y que gire un ángulo θ

Potencia de Flecha:

TRABAJO DE RESORTES

Para poder cambiar la longitud de un muelle, barra o alambre bajo tensión o compresión, es necesario aplicar una fuerza F que produzca una deformación x. Muchos materiales elásticos se deforman de manera lineal (deformación elástica), según la ley de Hooke

TRABAJO DE RESORTES

Donde

x1

y

x2

son

los

desplazamientos inicial y final del resorte, respectivamente, medidos a partir de la posición de reposo del resorte.

TRABAJO SOBRE BARRAS ELÁSTICAS

Longitudinalmente

las

barras

elásticas

se

comportan como resortes y por ende responden a

la ley de Hooke. El problema de estas barras con dimensiones

transversales considerables es la deformación que pueden sufrir, para la cual la P es sustituida por

esfuerzo:

TRABAJO RELACIONADO A LÁMINAS SUPERFICIALES

Se requiere trabajo para estirar una hoja

de hule o material plástico, inflar un globo o formar burbujas de vapor o líquido.

Todos estos procesos requieren un cambio en el área superficial del material. La propiedad intrínseca llamada tensión superficial σs es una medida de la fuerza por unidad de longitud necesaria para mantener una superficie en un valor especificado de área (equivalente en 2D a la presión en 3D)

TRABAJO RELACIONADO A LÁMINAS SUPERFICIALES

Formas NO mecánicas de Trabajo •

TRABAJO ELÉCTRICO

•

TRABAJO DE POLARIZACIÓN

•

TRABAJO DE MAGNETIZACION

TRABAJO ELÉCTRICO

Para mover una carga eléctrica a través de una frontera de sistema en

presencia de un potencial eléctrico, se requiere

trabajo.

Ejemplos

importantes son los condensadores y las celdas electroquímicas (baterías).

TRABAJO ELÉCTRICO Trabajo Eléctrico:

Potencia Eléctrica:

Trabajo de polarización y magnetización Polarización Para el caso de un material dieléctrico que se encuentra dentro de un campo eléctrico, el trabajo suministrado del exterior para aumentar la polarización del dieléctrico.

Magnetización Trabajo hecho al aumentar la magnetización de una sustancia, debido aun campo magnético

Resumen de algunas formas de Trabajo Cuasiestático