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TERMODINÁMICA Y TRANSFERENCIA DE CALOR
TRANSFERENCIA DE CALOR
Es el paso de energía térmica debido a una diferencia de temperatura.
PRINCIPIO
El calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo frío hasta alcanzar el equilibrio térmico.
EQUILIBRIO TÉRMICO
La temperatura y la presión son uniformes en todo el sistema.
CONCEPTOS CLAVE
Sistema: porción del universo que se estudia.
Entorno: todo lo que está fuera del sistema.
Frontera: separa al sistema del entorno.
Sustancia de trabajo: la que intercambia
energía (calor o trabajo).
¿DE DÓNDE VIENE LA PALABRA?
TÉRMINOS GRIEGOS
Therme = Calor
o Fuerza Dynamis = Movimiento
Termodinámica = Movimiento del calor
¿QUÉ ES?
Rama de la física que estudia el movimiento del calor en un cuerpo.
EJEMPLO
Una pared se calienta con el sol y absorbe energía.
ARQUITECTURA Y TERMODINÁMICA
La arquitectura bioclimática aprovecha principios termodinámicos para el confort y la eficiencia.
APROVECHAMIENTO DE LA ENERGIA SOLAR
Radiación solar pasiva.
VENTILACIÓN
Natural y cruzada para renovar el aire.
CONDUCCIÓN
Materiales y diseño que controlan el paso del calor.
Aislamiento térmico: reduce pérdidas de calor.
FORMAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
CONDUCCIÓN
Por contacto directo entre particulas.
CONVECCIÓN
Por circulación de fluidos (líquidos o gases).
RADIACIÓN
Por ondas electromagnéticas (infrarrojas).
Ejemplo: Metal en una estufa.
Ejemplo: Agua hirviendo, aire caliente que sube.
Ejemplo: Calor del sol, una lámpara.
En la vida real, los tres procesos ocurren simultáneamente.
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
BUENOS CONDUCTORES DE CALOR
Permiten el paso fácil del calor.
Cobre
Aluminio
Acero
Cobre (tuberías)
Concreto
MALOS CONDUCTORES (AISLANTES TÉRMICOS)
Dificultan el paso del calor y mejoran el confort térmico.
Adobe
Ladrillo macizo
Madera natural
Ladrillo hueco
Vidrio
Cerámica
Plástico
LEYES DE LA TERMODINÁMICA
LEY CERO
(Equilibrio Térmico)
Si A está en equilibrio térmico con B, y B con C, entonces A está en equilibrio térmico con C.
PRIMERA LEY (Conservación de la Energía)
A
B
C
AU = Q - W
La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.
Ein
SISTEMA
Eout
SEGUNDA LEY
(Dirección de los Procesos)
El calor fluye espontáneamente del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura.
T alta
Tbaja
Las leyes son independientes del tiempo y del mecanismo del proceso.
SISTEMAS TERMODINÁMICOS
ta e
SISTEMA AISLADO
No intercambia ni materia ni energia con el entorno.
SISTEMA CERRADO
Intercambia energía pero no materia.
Calor
Trabajo
SISTEMA ABIERTO
Intercambia energía y materia con el entorno.
Calor
Materia
Ejemplo: Termo sellado.
Ejemplo: Olla a presión.
Ejemplo: Taza de café.
