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Trabajo termodinámico
Trabajo termodinámico
En termodinámica, el trabajo es la energía transferida hacia el sistema por medio de fuerzas macroscópicas ejercidas sobre el sistema por factores externos, es decir, factores en el entorno.
Los factores externos pueden ser:
Electromagnéticos
Gravitacionales
Barométricos/volumétricos
Restricciones mecánicas
En los procesos termodinámicos, resulta útil tener distintos planteamientos del trabajo:
El área por distancia es igual a volumen, por lo que:
Esta forma de trabajo se encuentra en la mayoría de textos clásicos, aunque en los trabajos modernos también se utiliza una notación alternativa dónde se añade un signo negativo por convención, para indicar la dirección del flujo de energía en concordancia con el del calor.
Trabajo negativo es trabajo hecho del sistema hacia el entorno y el trabajo positivo es trabajo hecho del entorno hacia el sistema.
Recordemos que el trabajo, al igual que el calor, representan cantidades de energía transferidas entre dos cuerpos durante ciertos procesos. Por esto, ningún objeto "tiene" una cantidad definida de calor o trabajo; en contraste, los objetos tienen propiedades como la temperatura o la energía interna. Así, la energía intercambiada en forma de calor o trabajo durante un proceso dado, va reflejarse en la energía interna de los cuerpos involucrados en cantidades ecuánimes y opuestas.
Es así que debemos emplear el cálculo para tratar con el trabajo:
La delta minúscula indica que el trabajo es una diferencial inexacta, en contraste con el cambio de volumen que es una diferencial exacta.
La integral de cualquier diferencial inexacta a lo largo del tiempo que toma a un sistema salir y regresar al mísmo estado termodinámico, no es igual a cero. Esto quiere decir que el trabajo, al igual que el calor, no son funciones de estado, sino funciones de proceso.
La cantidad de trabajo intercambiado al pasar de un estado termodinámico A a un estado termodinámico B, dependerá del camino tomado para lograr este cambio.
Compresión de un gas con un pistón.pdfCalor
Calor
Recordando un concepto de física, el calor es la energía que fluye de un cuerpo a otro de manera espontánea debido a una diferencia de temperatura entre ellos. Los posibles métodos de transferencia se revisaron en una sección anterior.
Para nuestro caso particular, nos enfocaremos en los intercambios de calor que no involucran cambios de fase, dónde el calor es igual una constante que depende del camino termodinámico multiplicada por el cambio de temperatura correspondiente, es decir:
La constante viene en dos sabores; Uno para procesos isocóricos y otro para procesos isobáricos.
El calor, al igual que el trabajo, es una diferencial inexacta, por lo que su integral cíclica NO es igual a cero.
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