Hay dos categorías principales de mecanismos de transferencia de energía:
1. Trabajo: Esto implica la transferencia de energía debido a las fuerzas que actúan sobre el límite del volumen de control. El trabajo se puede clasificar aún más en varios tipos:
* trabajo del eje: Esto ocurre cuando un eje giratorio cruza el límite de volumen de control, transfiriendo energía a través de medios mecánicos. Los ejemplos incluyen turbinas, bombas y motores.
* Trabajo de flujo: Esta es la energía asociada con la presión del fluido que ingresa o dejó el volumen de control. Es esencialmente el trabajo realizado por el fluido para empujar el límite del volumen de control.
* Trabajo límite: Esto ocurre cuando el límite del volumen de control se mueve debido a la presión ejercida por el fluido en el interior. Esto a menudo se ve en pistones y gases en expansión.
2. Calor: Esto implica la transferencia de energía debido a una diferencia de temperatura entre el volumen de control y sus alrededores. Hay tres modos principales de transferencia de calor:
* Conducción: Esto ocurre cuando el calor se transfiere a través del contacto directo entre las moléculas. Esto es más frecuente en sólidos y fluidos estacionarios.
* Convección: Esto implica la transferencia de calor a través del movimiento de fluidos. Los ejemplos incluyen la transferencia de calor de una estufa a una olla de agua o el movimiento de corrientes de aire alrededor de un objeto caliente.
* Radiación: Esta es la transferencia de calor a través de ondas electromagnéticas. Esto ocurre independientemente de la presencia de un medio y es cómo el calor del sol llega a la tierra.
Otros mecanismos de transferencia de energía:
* Transferencia de masa: Esto implica la transferencia de energía asociada con el movimiento de masa a través del límite del volumen de control. Esto es importante en los sistemas que involucran reacciones químicas, cambios de fase o el transporte de gases o líquidos.
* Trabajo eléctrico: Esto ocurre cuando la energía eléctrica entra o deja el volumen de control a través de cables o electrodos.
Comprender los mecanismos de transferencia de energía:
Al comprender estos mecanismos, podemos analizar el equilibrio energético de un sistema y predecir cómo cambiará con el tiempo. Esto es crucial en los campos como la termodinámica, la mecánica de fluidos y la transferencia de calor, donde el flujo de energía es esencial para comprender el comportamiento de varios sistemas.
Ejemplo:
Imagine un motor de automóvil como un volumen de control. Recibe energía a través de:
* Transferencia de calor: Desde el proceso de combustión dentro de los cilindros.
* trabajo del eje: Por el cigüeñal giratorio que conduce las ruedas.
* Trabajo de flujo: Desde la ingesta de aire y combustible.
* Transferencia de masa: Desde los gases de escape saliendo del motor.
Luego, el motor usa esta energía para trabajar (mover el automóvil) y disipar algunos como calor al entorno circundante.
