La Primera Ley de la Termodinámica o Primer Principio de la Termodinámica se postula a partir del siguiente hecho experimental:

En un sistema cerrado adiabático que evoluciona de un estado inicial A a otro estado final B, el trabajo realizado no depende ni del tipo de trabajo ni del proceso seguido.

Este enunciado supone formalmente definido el concepto de trabajo termodinámico, y sabido que los sistemas termodinámicos sólo pueden interaccionar de tres formas diferentes (interacción material, interacción en forma de trabajo e interacción térmica). En general, el trabajo es una magnitud física que no es una variable de estado del sistema, dado que depende del proceso seguido por dicho sistema. Este hecho experimental, por el contrario, muestra que para los sistemas cerrados adiabáticos, el trabajo no va a depender del proceso, sino tan solo de los estados inicial y final.

En consecuencia, podrá ser identificado con la variación de una nueva variable de estado de dichos sistemas, definida como Energía.
Se define entonces la Energía, E,como una variable de estado cuya variación en un proceso adibático es el trabajo intercambiado por el sistema:




Cuando el sistema cerrado evoluciona del estado incial A al estado final B pero por un proceso no adibático, la variación de la Energía debe ser la misma, sin embargo, ahora, el trabajo intercambiado será diferente del trabajo adiabático anterior. La diferencia entre ambos trabajos debe haberse realizado por medio de interacción térmica. Se define entonces la cantidad de energía térmica intercambiada Q (calor) como:

Q = ΔE − W


Esta definición suele identificarse con la ley de la conservación de la energía y, a su vez, identifica el calor como una transferencia de energía. Es por ello que la ley de la conservación de la energía se utilice, fundamentalmente por simplicidad, como uno de los enunciados de la primera ley de la termodinámica:

La variación de energía de un sistema termodinámico cerrado es igual a la diferencia entre la cantidad de calor y la cantidad de trabajo intercambiados por el sistema con sus alrededores.
En su forma matemática más sencilla se puede escribir para cualquier sistema cerrado:


ΔE = Q + W



donde:


es la variación de energía del sistema,


es el calor intercambiado por el sistema,


es el trabajo intercambiado por el sistema a sus alrededores.







Contenido


1 Historia
2 Descripción
3 Aplicaciones de la Primera Ley
4 Véase también
5 Referencias
5.1 Enlaces externos
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Historia [editar]
Durante la década de 1840, varios físicos entre los que se encontraban Joule, Helmholtz y Meyer, fueron desarrollando esta ley. Sin embargo, fueron primero Clausius en 1850 y Thomson (Lord Kelvin) un año después quienes escribieron los primeros enunciados más formales.[1] [2]



Descripción



La forma de transferencia de energía común para todas las ramas de la física -y ampliamente



estudiada por éstas- es el trabajo.
Dependiendo de la delimitación de los sistemas a estudiar y del enfoque considerado, el trabajo puede ser caracterizado como mecánico, eléctrico, etc. pero su característica principal es el hecho de transmitir energía y que, en general, la cantidad de energía transferida no depende solamente de los estados inicales y finales, sino también de la forma concreta en la que se lleven a cabo los procesos.



El calor es la forma de transferencia de un tipo de energía particular, propiamente termodinámica, que es debida únicamente a que los sistemas se encuentren a distintas temperaturas (es algo común en la termodinámica catalogar el trabajo como toda trasferencia de energía que no sea en forma de calor). Los hechos experimentales corroboran que este tipo de transferencia también depende del proceso y no sólo de los estados inicial y final.
Sin embargo, lo que los experimentos sí demuestran es que dado cualquier proceso de cualquier tipo que lleve a un sistema termodinámico de un estado A a otro B, la suma de la energía transferida en forma de trabajo y la energía transferida en forma de calor siempre es la misma y se invierte en aumentar la energía interna del sistema. Es decir, que la variación de energía interna del sistema es independiente del proceso que haya sufrido. En forma de ecuación y teniendo en cuenta el criterio de signos termodinámico esta ley queda de la forma:









Aplicaciones de la Primera Ley





Sistemas cerrados:

Un sistema cerrado es uno que no tiene intercambio de masa con el resto del universo termodinámico. También es conocido como masa de control.

El sistema cerrado puede tener interacciones de trabajo y calor con sus alrededores, así como puede realizar trabajo a través de su frontera.

La ecuación general para un sistema cerrado (despreciando energía cinética y potencial y teniendo en cuenta el criterio de signos termodinámico) es:

ΔU = Q + W


Donde Q es la cantidad total de transferencia de calor hacia o desde el sistema, W es el trabajo total e incluye trabajo eléctrico, mecánico y de frontera; y U es la energía interna del sistema.



Sistemas abiertos


Un sistema abierto es aquel que tiene entrada y/o salida de masa, así como interacciones de trabajo y calor con sus alrededores, también puede realizar trabajo de frontera.
La ecuación general para un sistema abierto en un intervalo de tiempo es:
Publicado por Gamez Cristobal Jaime en 21:50 0 comentarios
sábado 28 de noviembre de 2009
Video de Practica de motor electrico
http://www.youtube.com/watch?v=J8k22WqJiSY&feature=channel
http://www.youtube.com/watch?v=Au6vtu4qGrE&feature=related




Video de practica de Termodinamica
http://www.youtube.com/watch?v=ikgLd6_SYt0&feature=related

Fisica II.- Fuentes de campo magnetico

LEY DE BIOT-SABARAT: POCO DESPUES DE QUE OESTED DESCUBRIERA EN 1891, QUE LA AGUJA DE UNA BRUJULA ERA DESVIADA POR UN CONDUCTOR QUE CONDUCIA CORRIENTE, JEAN BAPTISTE,BIOT Y FELIX SAVARAT INFORMARON QUE UN CONDUCTOR QUE CONDUCE UNA CORRIENTE ESTABLE EJERCIA UNA FUERZA SOBRE UN IMAN.
APARTE DE SUS RESULTADOS EXPERIMENTALES BIOT Y SAVARAT LLEGARONA A UNA EXPRECION QUE BRINDA EL CAMPO MAGNETICO EN ALGUN PUNTO EN EL ESPACIO EN TERMINOS DE LA CORRIENTE QUE PRODUCE EL CAMPO.
LA LEY DE BIOT-SAVARAT ESTABLECE QUE SI UN ALAMBRE CONDUCE UNA CORRIENTE ESTABLE Y EL CAMPO MAGNETICO DB EN UN PUNTO P ASOCIADO A UN ELEMENTO DEL ALAMBRE DS TIENEN LAS SIG. PROPIEDADES.

EL CAMPO MAGNETICO DE EN UN PUNTO P DEBIDO A UN ELEMENTO DE CORRIENTE DS ESTA DADO POR LA LEY DE BIOT-SAVARAT.
EL CAMPO APUNTA HACIA AFUERA DE LA PAGINA EN P Y HACIA ADENTRO DE LA MISMA EN P´.


PROPIEDADES DEL CAMPO MAGNETICOCREADO POR UNA CORRIENTE ELECTRICA:

°EL VECTOR DB ES PERPENDICULAR TANTO A DS (QUE ES UN VECTOR QUE TIENE UNIDADES DE LONGITUD Y ESTA EN DIRECCION DE LA CORRIENTE) COMO DEL VECTOR UNITARIO DIRIGIDO DEL ELEMENTO AL PUNTO ¨P¨.

°LA MAGNITUD DE DB ES INVERSAMENTE PROPORCIONAL A R^2, DONDE R ES LA DISTANCIA DEL ELEMENTO A P.

°LA MAGNITUD DE DB ES PROPORCIONAL ALA CORRIENTE Y ALA LONGITUD DE S DEL VECTOR.

°LA MAGNITUD DE DS ES PROPORCIONAL AL SEN DEL ANG DONDE TETA ES EL ANGULO ENTRE LOS VECTORES DS Y R.

DB=KM(IDS X R)/R^2.

KM ES UNA CONSTANTE Y ES EXACTAMENTE 10^-7 T (M/A): ESTA CONSTANTE SUELE ESCRIBIRSE M0/4Pii , DONDE LA M0 E SUNA CONSTANTE CONOCIDA COMO PERMEABILIDAD MAGNETICA O DEL ESPACIO LIBRE.

M0= 4PiiX10^-7 T (M/A)


DB= (M0/4Pii) (IDS X R/R^2)

ES IMPORTANTE OBSERVAR QUE LA LEY DE BIOT-SAVARAT PROPORCIONA EL CAMPO MAGNETICO EN UN PUNTO SOLO PARA UN PEQUEÑO ELEMENTO DEL CONDUCTOR. PARA ENCONTRAR EL CAMPO MAGNETICO TOTAL DE B.

B=M0/4Pii ~ÌDS X R^/R^2

Ejercicios

1.-UNA BOBINA DE 200 VUELTAS Y RADIO DE 30 CM. SE ENCUENTRA RODIADA DE AIRE, CUAL ES LA INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNETICO INDUCIDO POR LA BOBINA, SI POR ELLA CIRCULA UNA CORRIENTE ELECTRICA DE 50 AMPERES?

B=(N.M.I)/2r

B=(200)(4PIX210^-7(60)/2(30)

B=2.5132X10^-4 TESLAS

2.-LA INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNETICO INDUCIDO EN EL CENTRTO DE UNA ESPIRA DE 20 CM. DE RADIO QUE SE ENCUENTRA EN AIRE Y POR LA CUAL CIRCULA UNA DINTENSIDAD DE CORRIENTE DE 26 PI A ES:

B= (M.I)2r

B= (4PIX10^-7)(25/PI)/ 2(20)

B=2.5X10^-5 TESLAS

3.- EL CAMPO MAGNETICO INDUCIDO POR UN SOLENOIDE DE 40 CM DE LONGITUD Y 500 VUELTAS QUE S ENCUNTRA RODIADO POR AIRE Y POR EL CUAL CIRCULA UNA CORRIENTE DE 200 A ES:

B= N.M.I/L

B= (500)(4PIX10^-7)(200)/(.40)

B= .3141 TESLAS

B= .PI TESLAS.

Fisica II

CAMPO MAGNETICO:SE DEFINE COMO LA REGION DEL ESPACIO DONDE ACTUAN LINEAS DE FUERZA GENERADAS POR UN IMAN.

INDUCCION ELECTROMAGNETICA:EN EL AÑO DE 1831 EL CIENTIFICO INGLES MICHAEL FARADAY DESCUBRIO LAS CORRIENES ELECTRICAS ADUCIDAD APARTIR DE EXPERIMENTOS QUE REALIZO CON UNA BOBINA Y UN IMAN.LA INDUCCION ELECTROMAGNETICA DA COMO RESULTADO LA PRODUCCION DE UNA CORRIENTE INDUCIDA Y DE UNA FUERZA ELECTROMOTRIZ (FEM).

RELACION ENTRE EL CAMPO MAGNETICO Y EL CAMPO ELECTRICO:UN CAMPO MAGNETICO VARIABLE PRODUCE UN CAMPO ELECTRICO Y UN CAMPO ELECTRICO VARIABLE PRODUCE UN CAMPO ELECTRICO. LA MAGNITUD DE LA FUERZA QUE ACTUA SOBRE UNA CARGA Q QUE SE MUEVE CON UNA VELOCIDAD V, PRODUCIDA POR UN CAMPO ELECTRICO E , PERPENDICULAR TANTO A V Y A B. POR TANTO, LOS CAMPOS ELECTRICOS Y MAGNETICOS SE RELACIONAN DE LA SIGUIETE MANERA.

F=B.Q.V Y E=F/T

E=B.V

DONDE:
F= FUERZA SOBRE LA CARGA ELECTRICA
B=MAGNITUD DEL CAMPO ELECTRICO
Q= CARGA ELECTRICA
V= VELOCIDAD DE LA CARGA ELECTRICA
E= MMAGNITUD EEL CAMPO ELECTRICO

INDUCCION DE CAMPOS:CAMPO MAGNETICO INDUCIDO POR UN CONDUCTOR RECTO.
LA MAGNITUD DEL CAMPO MAGNETICO B INDUCIDO POR UN CONDUCTOR RECTO, POR EL QUE CIRCULA UNA INTENSIDAD DE CORRIENTE Y UNA DETERMINADA DISTANCIA DE DEL CONDUCTOR, SE OBTIENE CON LA SIGUIENTE FORMULA:

B=M.I/2πD

DONDE:
I=INTENSIDAD ( AMPERES)
D= DISTANCIA
B=MAGITUD DEL CAMPO MAGNETICO( TESLAS)
π=3.1416

-SI EL MEDIO QUE RODEA EL CONDUCTOR ES AIRE, ENTONCES
M=M0=4πX10-7

CAMPO MAGNETICO INDUCIDO POR UNA ESPIRA:UNA ESPIRA SE OBTIENE AL DOBLAR EN FORMA CIRCULAR UN CONDUCTOR RECTO. LA INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNETIO. B PRODUCIO POR LA ESPIRA DE RARIO R POR LA QUE CIRUCLA UNA CORRIENE ELECTRICA I ES:

B=M.I/2R

CAMPOR MAGNETICO PRODUCIDO POR UNA BOBINA:UNA BOBINA RESULTA DE ENRROLLAR UN ALAMBRE ENCIERTO NUMJERO DE VECES VUELTA, LA INTENSIDAD DE CORRIENE I SE OBTIENE DE LA SIGUEINTE FORMULA.

B=N.M.I/WR

CAMPO MAGNETICO PRODUCIDO POR UN SOLENOIDE:UN SOLENOIDE SE FORMA AL ENRROLLAR UN ALAMBRE EN FORMA ELICOIDAL. LA INTESIDAD DEL CAMPO MAGNEICO B PRODUCIDO POR UN SOLENOIDE DE N VUELTAS Y LONGITUD L, POR EL QUE CIRCULA UNA INTENSIDAD DE CORRIENTE L SE OBTIENE:

B=N.M.I/L

LA LUZ COMO ONDA ELECTROMAGNETICA:EN 1865 MAXWELL PROPUSO SQUE LA LUZ ESTAVA FORMADA POR ONDAS ELECTROMAGNETICAS. ESTA CONSTITUCION LE PERMITE A LA LUZA PROPARGARCE EN EL VACIO A UNA VELOCIDAD DE 300,000 KM/G.

ESPECTRO ELECTROMAGNETICO:
-ESTA FORMADO POR LOS SIGUIENTES TIPOS DE RAYOS:

- RAYOS INFRAROJO: SON EMITIDOS POR CUALQUIER CUERPO QUE ESTE A UNA TEMPERATURA MAYOR QUE LOS O K, TAMBIEN SON CONOCIUDOS COMO RAYOS TERMICOS.
UN EJEMPLO SON LOS RAYOS EMITIDOS POR EL SOL.

- LUZ VISIBLE: SON AQUELLOS QUE PUEDEN SER PERCIBIDOS POR EL OJO HUMANO. ESTE TIPO DE RAYOS SON UNA PORCION DE LOS DISTINTOS RAYOS QUE CONFORMAN EL ESPECTRO ELECTROMAGNETICO.

- RAYOS X: ESTE TIPO DE RAYO SE GENERA CUANDO UN HAS DE ELECTRONES QUE VIAJA A GRAN VELOCIDAD Y EN ALTO VASIO, SE FRENA BRUSCAMENTE AL CHOCAR CON UN OBSTACULO. ESTOS RAYIOS SON MUY PENETRANTES POR LO QUE SON EMPLEADOS PARA OBTENER RADIOGRAFIA.

- RAYOS ULTRA VIOLETA: ESTA TIPO DE RAYOS TAMBIEN SON CONOCIDOS COMO LUZ NEGRA, YA QUE EL OJO HUMANO NO LOS ADBIERTE, SOLO ALGUNOS INSECTOS LO PUEDEN DISTINGUIR.

- ONDAS DE RADIO: SON LAS EMPLEADAS PARA TRANSMITIR SEÑALES A GRANDES DISTANCIA, ESTA SE CREAN POR ELECTRONES QUE OSCILAN EN UNA ANTENA.

- RAYOS GAMMA: SON LOS PRODUCIDOS DURANTE LAS TRANSFORMACIONES NUCLEARES.