¿Cómo se calcula el trabajo neto en termodinámica?

El trabajo neto viene siendo la cantidad de energía transferida de un cuerpo a otro con una fuerza que permite poder desplazarse.  Para un sistema termodinámico particular, un gas encerrado dentro de un pistón (uno de los elementos básicos del motor que tiene combustión interna) puede moverse sin tocar nada.

Haciendo que la presión (P) ejercida por el gas, influya en el pistón para concretar una fuerza que se desplaza desde una posición inicial (punto A) a una posición final (punto B) mientras que recorre una distancia (punto Dx).

Primera ley de la termodinámica. La energía no puede crearse ni destruirse, sólo transformarse de una forma a otra. En cualquier proceso termodinámico, el calor neto absorbido o liberado por un sistema es igual a la suma del equivalente térmico del trabajo realizado por o sobre el sistema y el cambio de energía interna del mismo. Q = calor neto absorbido o liberado por el sistema. W = trabajo neto realizado por el sistema sobre sus alrededores o por los alrededores sobre el sistema. DU = cambio en la energía interna.

¿Cómo se determina el trabajo neto?

A partir de la palabra presión se puede expresar la fuerza (F), el vector desplazamiento (lo llamaremos dl) que se encuentra en función de un vector que le pondremos de nombre (u), que se encuentra perpendicular a la superficie (S) de esta forma:

P= F/S       F: F u: P S u  dl: Dx u

Para calcular el trabajo realizado por el gas determinamos desde el punto A hasta el B en un proceso como este:

Dab= F.dl = F.dl.Cos0 = P.S.Dx

El resultado de Sdx viene siendo la variación de volumen (tendría por nombre dV) que ha determinado un gas, que expresaría lo siguiente: Dab = P. dV

En el sistema internacional se mide en Joule. Por tanto, este trabajo se considera desde un punto de vista termodinámico un trabajo positivo cuando el gas realiza el método de expansión y es negativo cuando el exterior realiza la compresión contra el gas.

Características del trabajo neto en termodinámica

El trabajo es una transferencia de energía desde un espacio a otro, no es algo que se llega a almacenar.

Se asocia con el cambio de las variables macroscópicas, como lo son: el volumen, la presión y la velocidad que tiene el centro de masa.

Se localiza en la parte exterior del sistema, es una entrada o salida desde ese lugar, pero no se refiere al interior del mismo.

¿Qué se puede concluir con el trabajo neto?

El trabajo termodinámico viene siendo una definición general de lo que significa trabajo en mecánica, en estos procesos podemos calcular la distancia, masa y volumen de los distintos aspectos que intervienen dentro de un sistema.