Formas de energía

Formas de Energía

En termodinámica se trabaja con el cambio de la Energía.

La energía total de un sistema se conforma por formas de energía macroscópica y microscópica.

Formas macroscópicas de energía: Energía Potencial y Energía Cinética.

Energía interna

Formas microscópicas de energía: Energía interna.

Energía Cinética (EC)

Energía que se relaciona con el movimiento y con factores externos como la gravedad.

Energía que posee un sistema como resultado de su movimiento en relación con cierto marco de referencia.

Cuando todas las partes de un sistema se mueven con la misma velocidad, la energía cinética se expresa como:

EC=m V^2/2 (J)

Por unidad de masa:

ec= V^2/2 (J/kg)

Donde V es la velocidad con respecto a un marco de referencia fijo y m es la masa del sistema.

Energía Potencial (EP)

Energía que posee un sistema como resultado de su incremento de altura en un campo gravitacional.

Se expresa como:

EP=mgz (J)

Por unidad de masa:

ep=gz (J/kg)

Donde g es la aceleración gravitacional y z la altura del centro de gravedad del sistema con respecto a un punto de referencia arbitrario.

Energía Interna (U)

La energía interna se define como la suma de todas las formas microscópicas de energía de un sistema.

La energía interna está relacionada con la Energía sensible o cinética de las moléculas.

La energía interna está relacionada con la fase del sistema y se llama energía latente.

La energía interna relacionada con los enlaces atómicos en una molécula se llama energía química.

La energía interna relacionada con los fuertes enlaces dentro del núcleo de un átomo se llama energía nuclear.

Energía total de un sistema

En ausencia de efectos magnéticos, eléctricos, y de tensión superficial, la energía total de un sistema consta sólo de energías cinética potencial e interna.

Se expresa como:

E=U+EC+EP=U+mV^2/2+mgz

(J)

Por unidad de masa:

e=u+ec+ep=u+V^2/2+gz

(J/kg)

Masa de control

En los sistemas cerrados generalmente permanecen estacionarios durante un proceso por lo que no experimentan cambios en sus energías cinética y potencial.

Se denominan sistemas estacionarios.

El cambio de la energía total ΔE de un sistema fijo es idéntico al cambio en su energía interna ΔU.

Volúmen control

Es conveniente expresar en forma de tasa el flujo de energía asociado al fluido.

De tal forma que el flujo másico se define como la cantidad de masa que fluye por una sección transversal por unidad de tiempo.

Se relaciona con el flujo volumétrico definido como el volumen de un fluido que fluye por una sección transversal por unidad de tiempo.

(kg/s)

(kg/s)

Donde ρ es la densidad (kg/s) flujo volumétrico (m^3/s), v es la velocidad media (m/s) que es el flujo normal al área transversal A (m^2).

El flujo de energía asociado con un fluido que avanza a una tasa de ṁ es:

(J/s) ; (W)