Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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ENERGÍA, TRANSFERENCIA DE ENERGÍA
podía contener más calórico, de modo similar a cuando en un vaso con agua ya
no es posible disolver más sal o azúcar, se decía que el cuerpo estaba saturado
con calórico. Esta interpretación dio lugar a los términos líquido saturado y
vapor saturado que aún se usan en la actualidad.
La teoría del calórico experimentó críticas inmediatamente después de su
introducción. Sostenía que el calor es una sustancia que no podía ser creada
ni destruida; sin embargo, se sabía que el calor podía ser generado de modo
indefinido al frotar entre sí las manos o dos trozos de madera. En 1798, el
estadounidense Benjamin Thompson (conde Rumford) (1754-1814) demostró
en sus artículos que el calor se genera en forma continua por rozamiento.
Muchos otros pusieron en duda la validez de la teoría del calórico, pero fueron
los cuidadosos experimentos del inglés James P. Joule (1818-1889) publicados
en 1843, los que finalmente convencieron a los escépticos de que el calor
no era una sustancia, así que se desechó la teoría del calórico. A pesar de ser
abandonada por completo a mediados del siglo XIX, esta teoría contribuyó en
gran medida al desarrollo de la termodinámica y la transferencia de calor.
El calor se transfiere mediante tres mecanismos: conducción, convección
y radiación. La conducción es la transferencia de energía de las partículas
más energéticas de una sustancia a las adyacentes menos energéticas, como
resultado de la interacción entre partículas. La convección es la transferencia
de energía entre una superficie sólida y el fluido adyacente que se encuentra
en movimiento, y tiene que ver con los efectos combinados de la conducción
y el movimiento del fluido. La radiación es la transferencia de energía debida
a la emisión de ondas electromagnéticas (o fotones). Al final de este capítulo
se repasan los tres mecanismos de transferencia de calor como un tema de
interés especial.
W = 30 kJ
m = 2 kg
Δt = 5 s
W = 6 kW
w = 15 kJ/kg
FIGURA 2-19
Relaciones entre w, W y W· .
Trabajo
30 kJ
2-4 ■ TRANSFERENCIA DE ENERGÍA
POR TRABAJO
Al igual que el calor, el trabajo es una interacción de energía que ocurre
entre un sistema y el exterior. La energía puede cruzar la frontera de un sistema
cerrado en forma de calor o trabajo; entonces, si la energía que cruza la
frontera de un sistema cerrado no es calor, debe ser trabajo. Es fácil reconocer
el calor: su fuerza impulsora es una diferencia de temperatura entre el
sistema y su entorno. Por lo tanto se puede decir simplemente que una interacción
de energía que se origina por algo distinto a una diferencia de temperatura
entre un sistema y el exterior es trabajo. De manera más específica, el
trabajo es la transferencia de energía relacionada con una fuerza que actúa
a lo largo de una distancia. Un pistón ascendente, un eje giratorio y un cable
eléctrico que cruzan las fronteras del sistema son situaciones que se relacionan
con interacciones de trabajo.
El trabajo es también una forma de energía transferida como calor y por lo
tanto tiene unidades de energía como kJ. El trabajo realizado durante un proceso
entre los estados 1 y 2 se denota por W 12 o sólo W. El trabajo por unidad
de masa de un sistema se denota mediante w y se expresa como
W
w 1kJ>kg2
m
(2-17)
El trabajo realizado por unidad de tiempo se llama potencia y se denota como
W . (Fig. 2-19). Las unidades de potencia son kJ/s, o kW.