{"id":41116,"date":"2019-09-26T01:10:23","date_gmt":"2019-09-26T00:10:23","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/que-es-la-formula-de-la-primera-ley-de-la-termodinamica-definicion\/"},"modified":"2020-01-13T13:25:09","modified_gmt":"2020-01-13T12:25:09","slug":"que-es-la-formula-de-la-primera-ley-de-la-termodinamica-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-formula-de-la-primera-ley-de-la-termodinamica-definicion\/","title":{"rendered":"\u00bfQu\u00e9 es la f\u00f3rmula de la primera ley de la termodin\u00e1mica? Definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"
\n
Ecuaciones – F\u00f3rmulas de la primera ley de la termodin\u00e1mica.\u00a0Hay muchas formas y ecuaciones de la primera ley de la termodin\u00e1mica.\u00a0Varias formas se enumeran aqu\u00ed.\u00a0Ingenieria termal<\/div>\n<\/div>\n
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F\u00f3rmulas de la primera ley de la termodin\u00e1mica.<\/h2>\n

El aumento de la energ\u00eda interna de un sistema cerrado es igual al calor suministrado al sistema menos el trabajo realizado por \u00e9l.<\/strong><\/em><\/p>\n

F\u00f3rmula:<\/strong><\/p>\n

IntE\u00a0int<\/sub>\u00a0= Q – W<\/strong><\/p>\n

Esta es la\u00a0primera ley de la termodin\u00e1mica<\/strong>\u00a0y es el\u00a0principio de conservaci\u00f3n de la energ\u00eda<\/a>\u00a0, lo que significa que\u00a0la energ\u00eda<\/a>\u00a0puede\u00a0ser creada ni destruida<\/strong>\u00a0, sino m\u00e1s bien transforma en diversas formas como se est\u00e1 estudiando el fluido dentro del volumen de control.<\/p>\n

Es la ley m\u00e1s importante para el an\u00e1lisis de la mayor\u00eda de los sistemas y la que cuantifica c\u00f3mo\u00a0se transforma\u00a0la energ\u00eda t\u00e9rmica<\/strong><\/a>\u00a0en otras\u00a0formas de energ\u00eda<\/a>\u00a0.\u00a0De ello se deduce que las m\u00e1quinas de movimiento perpetuo del primer tipo son imposibles.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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<\/div>\n

Forma diferencial:<\/h2>\n

Forma diferencial:<\/strong><\/p>\n

dE\u00a0int<\/sub>\u00a0= dQ – dW<\/strong><\/p>\n

La energ\u00eda interna E\u00a0int<\/sub>\u00a0de un sistema tiende a aumentar si se agrega energ\u00eda como calor Q y tiende a disminuir si la energ\u00eda se pierde como trabajo W realizado por el sistema.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Primera ley en t\u00e9rminos de entalp\u00eda dH = dQ + Vdp<\/span><\/h2>\n

La\u00a0<\/span>entalp\u00eda<\/span><\/strong><\/a>\u00a0se define para ser la suma de la\u00a0<\/span>energ\u00eda interna<\/span><\/a>\u00a0E m\u00e1s el producto de la\u00a0<\/span>presi\u00f3n p<\/span><\/a>\u00a0y\u00a0<\/span>el volumen V<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0En muchos an\u00e1lisis termodin\u00e1micos aparece la suma de la energ\u00eda interna U y el producto de la presi\u00f3n py el volumen V, por lo tanto, es conveniente dar a la combinaci\u00f3n un nombre,\u00a0<\/span>entalp\u00eda<\/span><\/strong>\u00a0y un s\u00edmbolo distintivo, H.<\/span><\/p>\n

H = U + pV<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

Ver tambi\u00e9n:\u00a0<\/span>entalp\u00eda<\/span><\/a><\/p>\n

La\u00a0<\/span>primera ley de la termodin\u00e1mica<\/span><\/strong>\u00a0en t\u00e9rminos de\u00a0<\/span>entalp\u00eda<\/span><\/strong>\u00a0nos muestra por qu\u00e9 los ingenieros usan la entalp\u00eda en ciclos termodin\u00e1micos (por ejemplo, el\u00a0<\/span>ciclo de Brayton<\/span><\/strong>\u00a0o el\u00a0<\/span>ciclo de Rankine<\/span><\/strong>\u00a0).<\/span><\/p>\n

La forma cl\u00e1sica de la ley es la siguiente ecuaci\u00f3n:<\/span><\/p>\n

dU = dQ – dW<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

En esta ecuaci\u00f3n,\u00a0<\/span>dW<\/span><\/strong>\u00a0es igual a\u00a0<\/span>dW = pdV<\/span><\/strong>\u00a0y se conoce como el\u00a0<\/span>trabajo l\u00edmite<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

\n
\nComo\u00a0<\/span>H = U + pV<\/span><\/em><\/strong>\u00a0, entonces\u00a0<\/span>dH = dU + pdV + Vdp<\/span><\/strong><\/em>\u00a0y sustituimos\u00a0<\/span>dU = dH – pdV – Vdp<\/span><\/strong><\/em>\u00a0en la forma cl\u00e1sica de la ley:<\/span>dH – pdV – Vdp = dQ – pdV<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

Obtenemos la ley en t\u00e9rminos de entalp\u00eda:<\/span><\/p>\n

dH = dQ + Vdp<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

o<\/span><\/p>\n

dH = TdS + Vdp<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

En esta ecuaci\u00f3n, el t\u00e9rmino\u00a0<\/span>Vdp<\/span><\/strong><\/em>\u00a0es un\u00a0<\/span>proceso de flujo de trabajo.\u00a0<\/span><\/strong>Este trabajo, \u00a0\u00a0<\/span>Vdp<\/span><\/strong><\/em>\u00a0, se utiliza para\u00a0<\/span>sistemas de flujo abierto<\/span><\/strong>\u00a0como una\u00a0<\/span>turbina<\/span><\/strong>\u00a0o una\u00a0<\/span>bomba<\/span><\/strong>\u00a0en la que hay un\u00a0<\/span>“dp”<\/span><\/strong>\u00a0, es decir, un cambio de presi\u00f3n.\u00a0No hay cambios en el\u00a0<\/span>volumen de control<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Como puede verse, esta forma de ley\u00a0<\/span>simplifica la descripci\u00f3n de la transferencia de energ\u00eda<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0<\/span>A presi\u00f3n constante<\/span><\/strong>\u00a0, el\u00a0<\/span>cambio de entalp\u00eda<\/span><\/strong>\u00a0es igual a la\u00a0<\/span>energ\u00eda<\/span><\/strong>\u00a0transferida del ambiente a trav\u00e9s del calentamiento:<\/span><\/p>\n

Proceso isob\u00e1rico (Vdp = 0):<\/span><\/strong><\/p>\n

dH = dQ \u00a0 \u00a0\u00a0\u00a0<\/span>\u2192<\/span>\u00a0\u00a0 \u00a0 \u00a0Q = H\u00a0<\/span><\/strong>2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0– H\u00a0<\/span><\/strong>1<\/span><\/sub><\/strong><\/p>\n

En una entrop\u00eda constante<\/span><\/strong>\u00a0, es decir, en un proceso isentr\u00f3pico, el\u00a0<\/span>cambio de entalp\u00eda<\/span><\/strong>\u00a0es igual al\u00a0<\/span>trabajo del proceso de flujo<\/span><\/strong>\u00a0realizado en o por el sistema:<\/span><\/p>\n

Proceso isentr\u00f3pico (dQ = 0):<\/span><\/strong><\/p>\n

dH = Vdp\u00a0 \u00a0 \u00a0\u00a0<\/span>\u2192<\/span>\u00a0\u00a0 \u00a0 \u00a0W = H\u00a0<\/span><\/strong>2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0– H\u00a0<\/span><\/strong>1<\/span><\/sub><\/strong><\/p>\n

Es obvio, ser\u00e1 muy \u00fatil en el an\u00e1lisis de los dos ciclos termodin\u00e1micos utilizados en la ingenier\u00eda de energ\u00eda, es decir, en el ciclo de Brayton y el ciclo de Rankine.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

\n
\n
<\/div>\n

p\u0394V trabajo<\/span><\/h2>\n
\"pdV<\/a>
p\u0394V El trabajo es igual al \u00e1rea bajo la curva de proceso trazada en el diagrama de presi\u00f3n-volumen.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Ejemplo:<\/span><\/strong><\/p>\n

Considere un pist\u00f3n sin fricci\u00f3n que se utiliza para proporcionar una presi\u00f3n constante de\u00a0<\/span>500 kPa<\/span><\/strong>\u00a0en un cilindro que contiene vapor de agua (\u00a0<\/span>vapor sobrecalentado<\/span><\/a>\u00a0) de un volumen de\u00a0<\/span>2 m\u00a0<\/span><\/strong>3<\/span><\/sup><\/strong>\u00a0\u00a0a\u00a0<\/span>500 K<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Calcule la temperatura final, si\u00a0se agregan\u00a0<\/span>3000 kJ<\/span><\/strong>\u00a0de\u00a0<\/span>calor<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Soluci\u00f3n:<\/span><\/strong><\/p>\n

Usando\u00a0<\/span>tablas de vapor<\/span><\/a>\u00a0, sabemos que la\u00a0<\/span>entalp\u00eda espec\u00edfica<\/span><\/strong>\u00a0de dicho vapor (500 kPa; 500 K) es de aproximadamente\u00a0<\/span>2912 kJ \/ kg<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Como en esta condici\u00f3n el vapor tiene una densidad de 2.2 kg \/ m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0, entonces sabemos que hay alrededor de\u00a0<\/span>4.4 kg de vapor<\/span><\/strong>\u00a0en el pist\u00f3n a una entalp\u00eda de 2912 kJ \/ kg x 4.4 kg =\u00a0<\/span>12812 kJ<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Cuando usamos simplemente\u00a0<\/span>Q = H\u00a0<\/span><\/strong>2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0– H\u00a0<\/span><\/strong>1<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0, la entalp\u00eda de vapor resultante ser\u00e1:<\/span><\/p>\n

H\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0= H\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub>\u00a0+ Q =\u00a0<\/span>15812 kJ<\/span><\/strong><\/p>\n

De\u00a0<\/span>las mesas de vapor<\/span><\/strong>\u00a0, dicho vapor sobrecalentado (15812 \/ 4.4 = 3593 kJ \/ kg) tendr\u00e1 una temperatura de\u00a0<\/span>828 K (555 \u00b0 C)<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Dado que en esta entalp\u00eda el vapor tiene una densidad de 1.31 kg \/ m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0, es obvio que se ha expandido aproximadamente 2.2 \/ 1.31 = 1.67 (+ 67%).\u00a0Por lo tanto, el volumen resultante es 2 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0x 1.67 = 3.34 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0y \u2206V = 3.34 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0– 2 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0= 1.34 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0.<\/span><\/p>\n

La\u00a0parte\u00a0<\/span>p\u2206V<\/span><\/strong>\u00a0de la entalp\u00eda, es decir, el trabajo realizado es:<\/span><\/p>\n

W = p\u2206V = 500 000 Pa x 1.34 m\u00a0<\/span><\/strong>3<\/span><\/sup><\/strong>\u00a0= 670 kJ<\/span><\/strong><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

……………………………………………………………………………………………………………………………….<\/p>\n

Este art\u00edculo se basa en la traducci\u00f3n autom\u00e1tica del art\u00edculo original en ingl\u00e9s. Para m\u00e1s informaci\u00f3n vea el art\u00edculo en ingl\u00e9s. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducci\u00f3n, env\u00edela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducci\u00f3n en l\u00ednea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducci\u00f3n lo antes posible. Gracias.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Ecuaciones – F\u00f3rmulas de la primera ley de la termodin\u00e1mica.\u00a0Hay muchas formas y ecuaciones de la primera ley de la termodin\u00e1mica.\u00a0Varias formas se enumeran aqu\u00ed.\u00a0Ingenieria termal F\u00f3rmulas de la primera ley de la termodin\u00e1mica. El aumento de la energ\u00eda interna de un sistema cerrado es igual al calor suministrado al sistema menos el trabajo realizado … Leer m\u00e1s<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[16],"tags":[],"yoast_head":"\n\u00bfQu\u00e9 es la f\u00f3rmula de la primera ley de la termodin\u00e1mica? Definici\u00f3n<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Ecuaciones - F\u00f3rmulas de la primera ley de la termodin\u00e1mica. Hay muchas formas y ecuaciones de la primera ley de la termodin\u00e1mica. Varias formas se enumeran aqu\u00ed. 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