Dado que la ecuación de la primera ley de la termodinámica:
Se sabe que es igual al cambio en la energía interna, la energía cinética y la energía potencial. y eso es la transferencia de calor total y es la transferencia de trabajo.
Estoy un poco confundido cuando analizo sistemas usando dicha ecuación. Así que aquí hay algunas preguntas que tenía en mente.
Se me comentó que al analizar un sistema cerrado es siempre cero ya que no habría cambio en la energía total del sistema. ¿Es esto siempre cierto?
Al analizar sistemas estacionarios abiertos, se dice que el cambio en la energía cinética y la energía potencial siempre es cero, pero el cambio en la energía interna puede no ser cero en ciertas situaciones. Dicho esto, ¿cuándo sabremos cuándo cambia el cambio en la energía interna? ¿Se cambia cuando el sistema cambia de presión, volumen o temperatura?
También existe otra forma de energía total en el sistema llamada energía mecánica, ¿cuándo sabremos qué usar en el análisis de sistemas? ¿Es la fórmula de la energía mecánica o la fórmula de la energía en términos de energía interna, potencial y cinética?
Además, también hay una ecuación alternativa considerando los caudales del sistema. ¿Cuándo sabremos cuándo usar la ecuación regular y la que usa los caudales?
Este no es un conjunto sistemático de respuestas a sus preguntas, sino algunas observaciones que podrían ayudar...
Un sistema cerrado generalmente se entiende como un sistema en el que el número de partículas es fijo. No hay prohibición de entrada o salida de calor o trabajo realizado en o por el sistema, por lo que no siempre es cero.
La energía cinética que contribuye a la energía interna del sistema es la de las partículas en el sistema, como se calcula en el marco de referencia del centro de masa del sistema. Entonces, si el sistema (por ejemplo, un cilindro de gas) se lanza por el aire a alta velocidad, esto no aumentará su energía interna.
'Energía mecánica' no es, que yo sepa, un término con significado en termodinámica, tal como lo entienden los físicos.
Para una muestra determinada de un fluido, es posible expresar la energía interna en función de dos variables, por ejemplo, el volumen y la temperatura. El ejemplo más simple es un gas ideal, para N moléculas cuya energía interna viene dada por