Los puntos complicados del capítulo 2

1. Cuál es la convención para trabajo y calor en la primera ley?

El calor es positivo si se otorga al sistema. El trabajo es positivo se este es hecho o realizado por el sistema.

2. Cuándo ocurre que $E\longrightarrow U$ ?

Cuando los cambios de otros tipos de energía (cinética, potencial, tensión, etc.) se pueden despreciar comparados con los cambios en la energía interna, entonces se tiene como una buena aproximación utilizar $\Delta U$ como representación del cambio total de energía en el sistema.

3. Por qué en el llenado de un tanque la temperatura final en el tanque es mayor que la temperatura inicial?

Ya que se realiza trabajo sobre el sistema y por tanto cambia la energía interna.

4. Cuando la entalpía inicial es la misma que la entalpía final?

Las entalpías de estancamiento iniciales y finales son iguales si el flujo es estacionario y si no hay trabajo neto a través de un eje y transferencia de calor. Si el cambio en la energía cinética es despreciable, la entalpía inicial y final son la misma.

5. Qué es trabajo de eje (shaft work)?

Existen varios

Hay varias forma en un proceso que producen (o absorbe) trabajo de eje o trabajo hecho por una flecha. Primero, todo lo concerniente al proceso es visto en un volumen de control, más que una masa de control. Segundo, es necesario que haya un eje o dispositivo equivalente que sea identificado como el que transfiere el trabajo. Tercero, el trabajo de eje es

Tercero, el trabajo de eje se encuentra en la frontera del sistema y es el flujo de trabajo hecho o recibido por el sistema por los flujos de entrada y salida.

6. Qué distingue el trabajo de eje de otros trabajos?

El término trabajo de eje implica utilizar la aproximación del volumen de control. Como lo hemos definido, el trabajo de eje es todo aquel trabajo asociado con trabajo del flujo (trabajo hecho por las fuerzas de presión). El significado general de este tipo de trabajo es el que realiza una maquinaria rotatoria, que llevada por un eje el trabajo hacia al mundo exterior afuera del volumen del control Podría también haber trabajo por la fuerza en la presión, trabajo realizado por esfuerzos cortantes en las fronteras del volumen de control, pero este rara vez es importante si la frontera del control es normal a la dirección del flujo.

Si consideramos un sistema (una masa de identidad fija, digamos una burbuja del gas) atravesando algún dispositivo, despreciando los efectos de flotación, el único modo del trabajo sería el trabajo para comprimir la burbuja. Esto sería cierto inclusive si la burbuja pasa a través de una turbina o un compresor.

7. Qué es un volumen de control?

Un volumen de control es un confinamiento que separa una cantidad de materia de sus alrededores o medio ambiente y nos permite definir un sistema termodinámico. El confinamiento no necesariamente tiene que coincidir con una frontera sólida como las paredes del dispositivo. Sólo se requiere que el confinamiento forme una superficie cerrada y dicha superficie se tratada matemáticamente ya que no contiene materia ni volumen. El volumen de control puede tener movimiento inclusive ser deformable. Una vez definido el volumen de control podemos suponer características que definen sistemas aislados, cerrados o abiertos con fronteras adiabáticas (que no permiten la interacción mediante efectos no mecánicos como calor) o fronteras diatérmicas (que son aquellas que no son adiabáticas)

8. Cuál es la diferencia entre entalpía y entalpía de estancamiento?

Como hemos visto la entalpía de un gas se define como

$$h=u+Pv=u+p/\rho$$

y representa tanto la energía interna del estado del sistema como el trabajo hecho en el gas para establecerlo a cierta presión y densidad. La entalpía de estancamiento de un gas se define como

$$h_{t}=h+c^{2}/2$$

y esta cuantifica tanto la entalpía como la energía cinética del gas a ese estado.