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Convertidor de trabajo en calor
Descripción
La conversión de trabajo en energía se estudia mediante la generación de calor a través del rozamiento. Para este fin, se coloca una banda metálica alrededor de un cilindro que contiene agua y un termómetro. Al girar la manivela, el rozamiento genera calor, lo que resulta en el calentamiento del agua. Si se mide la fuerza aplicada, el número de vueltas realizadas y el radio del cilindro, es posible estimar la distancia recorrida, lo que permite estimar la energía como el producto de la fuerza por la distancia.
ID:(1884, 0)
Presión y trabajo
Descripción
Consideremos un gas en un cilindro en el cual se puede desplazar un pistón. Si se desplaza el pistón, es posible reducir el volumen comprimiendo el gas. Para realizar esta compresión se requiere de energía, la cual es igual a la fuerza ejercida por el gas multiplicada por la distancia que recorre el pistón. Esta energía también puede representarse en función de la presión, ya que ésta se define por la fuerza y la superficie del pistón.
El trabajo puede realizarse sobre el sistema (compresión) o por el sistema sobre el medio externo (expansión).
ID:(11126, 0)
Presión y trabajo en un gas
Descripción
Cuando el émbolo se desplaza dentro del cilindro, funciona como una raqueta de tenis que impulsa las moléculas, otorgándoles energía cinética. Al adquirir mayor velocidad, estas moléculas transfieren un impulso mayor a las paredes, generando así una mayor presión.
ID:(11127, 0)
Presión y trabajo en un liquido/solido
Descripción
En el caso de un líquido o sólido, una fuerza externa desplaza las partículas del material, lo que afecta la energía potencial de las uniones entre ellas. Se puede imaginar esto como pequeños resortes que se comprimen, lo que aumenta su energía potencial.
ID:(11128, 0)
Trabajo
Ecuación
La relación entre el trabajo y nuestra acción está vinculada a la dependencia de el diferencial inexacto del trabajo ($\delta W$) respecto a la distancia recorrida. Si consideramos una fuerza mecánica ($F$) para mover un objeto a lo largo de un camino recorrido ($dx$), la energía requerida puede expresarse como:
 $ \delta W = F dx $ |
La notación $\delta W$ se utiliza para indicar la variación del trabajo, a diferencia de $dW$, que nos recuerda que su valor depende del proceso de variación de la longitud $dx$. Un ejemplo de esto sería si el desplazamiento ocurriera en un gas y se produjera un cambio en este, en cuyo caso:
$\delta W < Fdx$
ID:(3202, 0)
Presión y trabajo
Ecuación
En mecánica, la energía se define como el producto de la fuerza por la distancia recorrida. Sin embargo, al trabajar con gases, resulta más práctico utilizar la presión. Dado que la presión representa la fuerza por unidad de superficie, se puede demostrar que el trabajo realizado, el diferencial inexacto del trabajo ($\delta W$), es igual a la presión, la presión ($p$), multiplicada por la variación de volumen, la variación del volumen ($dV$):
| $ \delta W = p dV $ |
Dado que la fuerza mecánica ($F$) dividida por la sección ($S$) es igual a la presión ($p$):
| $ p \equiv\displaystyle\frac{ F }{ S }$ |
y la variación del volumen ($dV$) con el camino recorrido ($dx$) es igual a:
| $ dV = S ds $ |
La ecuación para el diferencial inexacto del trabajo ($\delta W$) se puede expresar como:
| $ \delta W = F dx $ |
Así que puede ser escrita como:
| $ \delta W = p dV $ |
La variación del trabajo se representa con el símbolo delta $\delta$ ($\delta W$) en lugar de la letra d ($dW$), lo cual nos recuerda que su valor depende del proceso de variación del volumen, $dV$. Un ejemplo de esto sería si el gas experimenta un cambio durante su desplazamiento y, en tal caso,
$\delta W < pdV$
ID:(3468, 0)
Trabajo realizado
Ecuación
El trabajo aportado o realizado ($W$) es igual a la integral de la presión ($p$) en el volumen ($V$) desde $V_1$ hasta $V_2$. Esto representa el trabajo realizado por la máquina, que se puede expresar como:
| $ W = \displaystyle\int_{V_1}^{V_2}p\,dV$ |
ID:(10253, 0)
Video: Trabajo
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Mini clase que explica los conceptos y el desarrollo de las ecuaciones claves del tema.
ID:(11200, 0)
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Video: Trabajo