Ecuación energética fluida
La ecuación de Bernoulli es un caso especial de la ecuación general de la energía que es probablemente la herramienta más utilizada para resolver problemas de flujo de fluidos. Proporciona una forma sencilla de relacionar la altura de elevación, la altura de velocidad y la altura de presión de un fluido. Es posible modificar la ecuación de Bernoulli de manera que tenga en cuenta las pérdidas de altura y el trabajo de la bomba.
El principio de conservación de la energía establece que ésta no puede crearse ni destruirse. Esto equivale a la Primera Ley de la Termodinámica, que se utilizó para desarrollar la ecuación general de la energía en el módulo de termodinámica. La ecuación 3-8 es un enunciado de la ecuación general de la energía para un sistema abierto.
La ecuación de Bernoulli resulta de la aplicación de la ecuación general de la energía y de la primera ley de la termodinámica a un sistema de flujo constante en el que no se realiza ningún trabajo sobre o por el fluido, no se transfiere calor hacia o desde el fluido, y no se produce ningún cambio en la energía interna (es decir, no hay cambio de temperatura) del fluido. Bajo estas condiciones, la ecuación general de energía se simplifica a la ecuación 3-9.
Ecuación de energía de Navier-stokes
Energía cinéticaLos vagones de una montaña rusa alcanzan su máxima energía cinética cuando se encuentran en la parte inferior del recorrido. Cuando empiezan a subir, la energía cinética empieza a convertirse en energía potencial gravitatoria. La suma de la energía cinética y potencial del sistema se mantiene constante, sin tener en cuenta las pérdidas por rozamiento.Símbolos comunesKE, Ek o TSI unidadjulio (J)Derivaciones de otras magnitudesEk = 1/2mv2
Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada desde el reposo hasta su velocidad establecida. Al haber ganado esta energía durante su aceleración, el cuerpo mantiene esta energía cinética a menos que su velocidad cambie. El cuerpo realiza la misma cantidad de trabajo al desacelerar desde su velocidad actual hasta un estado de reposo. Formalmente, una energía cinética es cualquier término del Lagrangiano de un sistema que incluye una derivada con respecto al tiempo. [2][3]
El adjetivo cinético tiene sus raíces en la palabra griega κίνησις kinesis, que significa “movimiento”. La dicotomía entre energía cinética y energía potencial se remonta a los conceptos de actualidad y potencialidad de Aristóteles[4].
Fórmula de la energía interna
La ecuación general de la energía es una extensión de la ecuación de Bernoulli para tener en cuenta las adiciones, sustracciones y pérdidas de energía de las bombas, los motores y la fricción, respectivamente. Seguiremos trabajando en términos de altura o de energía por unidad de peso del fluido en el sistema.
En este curso no consideraremos los efectos del calor transferido hacia o desde el fluido. La energía que se pierde cuando el fluido viaja a través de secciones rectas de tubería o a través de valores y accesorios es proporcional a la altura de la velocidad en la proximidad de la pérdida
Un fabricante de una bomba de engranajes informa que se necesitan 1,2 CV para bombear 10 gpm de aceite (sg=0,90) a una altura total de 400 pies. ¿Cuál es el rendimiento (en porcentaje) de esta bomba en estas condiciones de funcionamiento?
Fórmula de la energía eléctrica
Cuando una partícula está en movimiento, es necesario considerar su momento (p) en una ecuación de energía. En 1928, Paul Dirac amplió la ecuación de equivalencia masa-energía de Einstein (E=mc2) para considerar el movimiento. La forma completa de la ecuación de relación energía-momento es E2 = (mc2)2 + (pc)2. Cuando no se considera la masa, la energía es simplemente el momento por la velocidad de la luz (E=pc). Ambas versiones se derivarán en esta página.
En la teoría de las ondas de energía, las partículas están formadas por ondas. Cuando una partícula está en movimiento, su frecuencia/longitud de onda cambia. Su longitud de onda será más corta en la dirección de desplazamiento en su borde de ataque, y más larga en su borde de salida, en relación con la partícula cuando está en reposo. Para un observador, la partícula experimenta el efecto Doppler y, por lo tanto, se utilizan las ecuaciones Doppler para encontrar las frecuencias del borde de ataque y del borde de salida. La frecuencia de la partícula en movimiento es la media geométrica de las frecuencias de ida y vuelta, lo que explica el uso del factor de Lorentz y la relatividad en la ecuación. A velocidades relativistas hay que tener en cuenta el factor de Lorentz.