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Balance microscópico de energía mecánica

Partiendo de la ecuación de cantidad de movimiento, se puede obtener una descripción de las interconversiones de energía mecánica que tiene lugar en un fluido en movimiento, al multiplicar la primera por la velocidad.

Si bien no se deducirá en este post el balance microscópico de energía mecánica, si se especificará a continuación lo que representa casa término. Empezando por el primer término a la izquierda de la ecuación, nos moveremos en orden hacia la derecha planteando el significado físico de cada uno de los siete términos de la ecuación.

El primer término representa la velocidad de acumulación de energía cinética por unidad de volumen.

El segundo término, representa la velocidad de entrada neta de energía cinética debido al flujo global.

El tercer término, representa la velocidad de trabajo producido por la presión de los alrededores sobre el elemento de volumen.

El cuarto término, representa la velocidad de conversión reversible de energía interna a calórica.

El quinto término, representa la velocidad de trabajo producido por las fuerzas viscosas sobre el elemento de volumen.

El sexto término, representa la velocidad de conversión irreversible de energía interna a calórica.

El séptimo término, representa la velocidad de trabajo producido por las fuerzas de gravedad que actúan sobre el elemento de volumen.

Los términos cuarto y sexto, indican que el fluido puede enfriarse o calentarse internamente. Por lo que, un sistema isotérmico, es aquel en el que el calor generado o absorbido no da lugar a una variación apreciable de temperatura.

La variación de temperatura por el cuarto término se da en gases que sufren expansión y comprensión brusca (como en compresores o turbinas). La variación de temperatura que se produce por el sexto término solo puede apreciarse en sistemas con elevada velocidad de flujo.