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Trabajo
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El trabajo depende de la forma en que se desarrolla el proceso. Por ejemplo, representa la energía necesaria para aplicar una fuerza específica y desplazar un cuerpo a lo largo de una distancia determinada, o la presión que debe soportar un gas para expandirse en un cierto volumen.
ID:(1470, 0)
Mecanismos
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En termodinámica, el trabajo es la energía transferida hacia o desde un sistema mediante una fuerza que actúa a lo largo de una distancia. Esto puede ocurrir en varias formas, como el trabajo mecánico, donde un gas en un cilindro con un pistón se expande y mueve el pistón, o el trabajo eléctrico, que implica la transferencia de energía a través de fuerzas eléctricas. El concepto de trabajo es crucial para entender los intercambios de energía y los procesos. Se representa matemáticamente, a menudo involucrando cambios de presión y volumen en el sistema. Según la primera ley de la termodinámica, el cambio en la energía interna de un sistema es igual al calor añadido al sistema menos el trabajo realizado por el sistema sobre sus alrededores. El trabajo es integral a varios procesos, incluidos los procesos isotérmicos, adiabáticos, isobáricos e isocóricos, y es esencial en aplicaciones como motores térmicos y refrigeradores, donde juega un papel clave en la conversión de calor en trabajo o en el uso de trabajo para transferir calor.
Mecanismos
ID:(15247, 0)
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).
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:
| $ \Delta V = S \Delta s $ |
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 $ |
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)
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Cálculos
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Objetivo : Ecuación A utilizar 
Ecuaciones
$ \delta W = F dx $
dW = F * dx
$ \delta W = p dV $
dW = p * dV
$ W = \displaystyle\int_{V_1}^{V_2}p\,dV$
W = @INT( p , V , V_1 , V_2 )
ID:(15306, 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
El diferencial inexacto del trabajo ($\delta W$) es igual a la presión ($p$) multiplicado por 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:
| $ \Delta V = S \Delta s $ |
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 $ |
ID:(3468, 0)
Trabajo realizado
Ecuación
El trabajo efectivo ($W$) 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)
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Video: Trabajo