1ra ley termodinamina
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Descripción de como se plantea la 1ra ley de termodinámica. PPT dada en la universidad San Ignacio de Loyola.TRANSCRIPT
DEFINICIONES
Un sistema cerrado es aquel que sólo puede intercambiar energía con su entorno, pero no materia.
Un sistema abierto es aquel que puede intercambiar materia y energía con su entorno.
Un sistema aislado es aquel que no puede intercambiar materia ni energía con su entorno.
SISTEMA
FRONTERA
MEDIO EXTERIOR
CAMBIO DE ESTADO: Está definido cuando se especifican el estado inicial y final
TRAYECTORIA: es el recorrido que realiza un proceso para llegar de un estado inicial a su estado final.
PROCESO: Es el método de operación mediante el cual se realiza el cambio de estado.
P
V
1
2
PRIMER PRINCIPIO LA ENERGÍA DEL UNIVERSO SE CONSERVA
Es imposible realizar un trabajo sin consumir una energía
.uff, uff
W=F x
Trabajo realizado por el hombre
Fuerza aplicada
Distancia que se desplaza el objeto
Fuer
za
distanciaX1 X2
2
1
X
XW Fdx
Trabajo=área
[N.m=J]
Energía = Capacidad para realizar un trabajo
Pext
TRABAJO (PV)TRABAJO (PV)
Pext
P2
x extF P A
/A V x
Pext
P1
x
0 < Pext < P2
V
1P
2
cosxFw x
Equilibrio mecánico Pext = Pint
V
1P
2
dV
El trabajo total realizado sobre el sistema es la suma de las cantidades infinitesimales de trabajo.
dVPwV
V ext 2
1
Un mol de un G.I. se expande isotermicamente desde (P1,V1,T) hasta (P2,V2,T) en una etapa, frente a una P de oposición constante e igual a P2. Si P1=10atm, P2=5atm y T=300K ¿Cuál es trabajo realizado a presión constante? ¿Cuál es trabajo reversible?
Calcule le trabajo reversible cuando una mol de un gas se realiza por los procesos a) y b) si P1=4 atm, V1=500cm3, P2=1atm y V2=2000cm3.
CALORCALOR
Un sistema cede E en forma de Q si se transfiere como resultado de una diferencia de T entre el sistema y el entorno.
( , ) 2 1( )T PQ mC T T
la T sistema varía hasta igualar la Talrededores
Unidades : Julio
1 cal = 4.184 J
ENERGÍA Y AL PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA.ENERGÍA Y AL PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA.
Si un sistema se somete a cualquier trasformación cíclica el trabajo producido al medio ambiente es igual al calor generado por le medio ambiente.
En términos matemáticos Qw
Para cualquier ciclo 0)( Qw
Por teoremas matemáticos exige que el integrando sea una diferencial de una propiedad de estado del sistema. QwdE
Para un cambio de estado f
i
f
i
f
i
QwdE
Entonces el cambio de energía será wQE
Se sabe que la energía macroscópica es
CP EEUE Para sistemas estacionarios
UE
∆E: Es el cambio d energía del sistema en el proceso.
Q: Es el calor transferido al sistema durante el proceso.
w: Es el trabajo realizado sobre el sistema en el transcurso del proceso.
Para una masa fija describimos el sistema en función de temperatura y volumen.
),( VTUU
dVV
UdT
T
UdU
TV
VT
U
TV
U
Rapidez de aumento de la energía con respecto a la temperatura a volumen constante.
Rapidez de aumento de la energía con respecto al volumen a temperatura constante.
Cambio de estado a volumen a constante
QwdU
VQdU
Relacionando las ecuaciones
dTT
UQ
VV
Relaciona el calor transferido desde el medio ambiente con el aumento de dT.
VVV
CT
U
T
Q
Capacidad calorífica a volumen
constante.
dTCdU V dTCU
T
T
V2
1
Cambio de estado a presión constante
QwdU pdVQdU
2
1
2
1
2
1
pdVQdU )( 1212 VVpQUU P
111222 VpUVpUQP 12 HHQp
Para un cambio infinitesimal en el estado de un sistema PdQdH
Entalpía depende de T y P entonces H=H(T,P)
dPP
HdT
T
HdH
TP
dTT
HdH
P
dTT
HdQ
PP
Relaciona el calor transferido desde el medio ambiente con el aumento de temperatura del sistema
PPP
CT
H
T
Q
Capacidad calorífica a presión constante
dTCdH P
Criterio de signosCriterio de signos
SISTEMA
Q > 0
W > 0 W < 0
Q < 0
Relación de Cp y CV
dVV
UdT
T
UdU
TV
QwdU pdVdw
dVV
UdT
T
UpdVdQ
TV
pdVdVV
UdTCdQ
TV
PPTPV
P T
Vp
T
V
V
U
T
TC
T
Q
PTVP T
V
V
UPCC
Proceso adiabático: si no flujo de calor en un cambio de estado estonces dQ=0
QwdU pdVdw
PdVdU
Caso especial: Proceso reversible (G..I.)
PdVdTCV V
dVnR
T
dTCV
i
f
i
fV
V
VR
T
TC lnln
RCC VP
V
P
C
C
1
F
i
i
f
V
V
T
T cteTV 1
ctePV