fisicoquimica cap 2

8/17/2019 Fisicoquimica Cap 2

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FISICO QUIMICA Y

OPERACIONESUNITARIAS

Bilma Osorio Marujo


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Termodinámica. Sistemasreales de composición

constante.Propiedades de un sistema.Son aquellos atributos que se perciben

por los sentidos o pueden hacerseperceptibles mediante métodosexperimentales de investigación. Sedivide en dos clases:

No medibles como la clase de sustancia.

Medibles como presión volumen.


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!stado de un sistema

• "n sistema se encuentra en un estadode#nido cuando cada una de suspropiedades tiene un valor determinado.

• !l cambio de estado estacompletamente de#nido cuando seespeci#can los estados inicial $ #nal.

• %a tra$ectoria del cambio de estado se

de#ne especi#cando los estados inicialla secuencia de estados intermedios queva tomando el sistema $ el estado #nal.


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TRABAJO.- Se define como cualquier cantidad que fluye a

través de la frontera de un sistema durante un cambio de

estado y que se puede usar por completo para elevar uncuerpo.

W es !" si #a fluido #acia el $.%.

W es -" si #a fluido desde el $.%.&A'OR.- Se define como una cantidad que fluye a través e

la frontera de un sistema durante un cambio de estado en

virtud de una diferencia de temperatura entre el sistema y

su medio e(terior) y que fluye de un punto de mayor a unpunto de menor temperatura.

* es !" si #a fluido desde el $.%.

* es -" si #a fluido #acia el $.%.


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10 g H2 O

100 g H2 O

Sistema !stado inicial estado #nal

del sistema del sistema

P&' & atm P(' & atmt&' ()*+ t(' ,)*+

!stado inicial estado #nal

-el medio exterior

t &' /0*+ t(' 1/*+

Ha fluido calor desde el medio exterior

Si se produce o no flu+o de calor o de traba+o en la

transformaci,n est basado en los efectos producidos en el

medio e(terior y no sobre lo que acontece en el interior delsistema. emos en el e+emplo.


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M

h

Experimento de joule

10 g H2O

sistema

!stado #nal delsistema

P2= 1 atm

t 2=35°C

"na masa ha

descendido en elmedio exterior.

!l cambio de

estado delsistema es elmismo.

Estado inicial del sistema

P1= 1 atm, t 1=25°C


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Traba2o de expansión

Estado iniial

Estado !inal

M

" ,P2 ,#2

M

E$auado

Paire = 0

" ,P1 ,#1

%

"ermostato

%& pist'n de peso despreia(le ) se mue$e sin

!rii'n*

h


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Pop = +uera-.

.& /rea del pist'n

0= Pop = P2

Se ha producido trabajo:

W= Mgh !"

Pop = g-. 23

#e $" % !"

4= .hPop

3

h& = '$ ( '! = ∆'

4 = #2 6 #13 PopEn )"


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Expansión n !"s tapas

Supongamos que se coloca una masagrande sobre el pistón durante laprimera parte de la expansión desde#1 hasta un volumen intermedio #$3luego una masa peque4a reempla5aa la grande en la expansión de #$ a#1 .

!l traba2o total producido seráentonces la suma de las cantidadesproducidas en cada etapa.W= W*etapa + W **etapa


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P2

,ara el mismo

cambio la

expansi-n endos etapas

produce mas

trabajo .ue la

expansi-n enuna etapa/


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!l traba2o producido en la expansión

en varias etapas es la suma de laspeque4as cantidades de traba2oproducidas en cada etapa.

Si P"p permanece constante cuandoel volumen aumenta en d6δW = d' ,op

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El trabajo total producido de '! a '$


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T%a&a'" ! ("mp%sión

M

" ,P2 ,#2

M

E$auado

Paire = 0

" ,P1 ,#1

%

"ermostato

Estado iniial Estado !inal

h

,ara comprimir el gas 0 necesitamos0 sobre

el pist-n pesos ma%ores en la expansi-n/


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El trabajo destruido es: 4 = #1 6 #23 Pop

P1 PopEl trabajo

destruido en la

compresi-nen una etapa

es mucho

ma%or .ue el

producido en

la expansi-n

en una etapa/


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•Si la ompresi'n se e!et8a en dos

etapas0 comprimiendo primero con unamasa m1s ligera hasta un 2olumen

intermedio % luego la masa ma%or hasta

el 2olumen final0 se destru%e una

cantidad menor de trabajo .ue eldestruido en la compresi-n en una

etapa/

3rabajo destruido en una compresi-n endos etapas/


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!l traba2o total destruido es:

7eali5ando la compresión en un 8 deetapas progresivamente ma$or elvalor del traba2o puede disminuir

hasta un valor m9nimo de#nido.


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Propiedades de estado como 30 ,0 '0 4

tienen diferenciales exactas/Propiedades de tra)etoria como 5 %

W tienen diferenciales inexactas/


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+ambios de energ9a en relacióncon los cambios en las

propiedades del sistema.+on la primera le$ : U = Q ) *

Podemos calcular ∆" para el cambio de estado

a partir las mediciones de Q $ * en elentorno.Sin embargo un cambio de estado de un

sistema implica cambios en las propiedades

del sistema como T $ 6.!scogiendo un sistema de masa #2a podemos

describir el estado mediante T $ 6.


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!ntonces " ' "T6; $ d" está relacionada con dT $d6 mediante :

6omo: d4 = δ5 7 δW 0 donde δW = ,opd'


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7elación entre +p $ +v

• Para un determinado cambio de estadoen un Sistema que su


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El calor transferido a presi-n constante:


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Ap+i(a(ión !+ ,(t" ! -".+/T0"ms"n

• =emos visto que cuando un gas su


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• !ste comportamiento se aplica en la

industria para licuar un gas pore2emplo el aire. Para ello primero seen


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%@S A"N+BCN!S -! DBEES F -!


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%@S A"N+BCN!S -! DBEES F -!=!%M=C%TG

• Para un material en un sistemacerrado en equilibrio térmico $dinámico.

7!%@+BCN!S


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7!%@+BCN!S T!7MC-BN@MB+@S P@7@ "N

SBST!M@ !N !H"B%BE7BC


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N


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