primera ley termodinamica proceso isométrico
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Esta diapositiva es una ayuda acerca del Calor, Trabajo Energía Interna y Primera Ley de la Termodinámica para porcesos IsométricosTRANSCRIPT
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PARA PROCESO ISOMÉTRICO
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
ARTURO PAZMIÑO VÉLEZ
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CALOR
Definición.- Es la energía térmica en transición debido a un cambio de temperatura.
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CALOR
Representación simbólica de calor es Q.
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CALOR
Unidad del Calor: Joules [J].
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CALOR
La expresión matemática del calor es:
∆Q = ncv∆T (Proceso Isométrico)
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EVALUACIÓN
Escriba la definición de Calor y su respectiva unidad.
La expresión matemática para
encontrar el calor en un proceso isométrico es ∆Q = ncP∆T?
Verdadero Falso
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EJERCICIO
Un cilindro contiene 2.5 moles de un gas monoatómico y se calienta a volumen constante desde 25oC hasta 45 oC, calcule el calor del gas.
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SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Datos:
Ti= 25 oCTf= 45 oCMasa = 2.5 molesR= 8.314 J/mol KGas monoatómico
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SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Incógnita:
Calor Q
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SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Dado que el gas encerrado en un cilindro es monoatómico y se calienta mediante un proceso isométrico, entonces el calor específico es :
cv = 3/2 R = 12.5 J/ mol K.
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SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Cambiando las temperaturas a Kelvin:
Ti= 25 oC = 298 K
Tf= 45 oC = 318 K
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SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Aplicando la expresión matemática de encontramos la variación del calor en el proceso:
∆Q = ncv∆T
∆Q = (2.5 moles)(12.5 J/ mol K)(318 K – 298 K) = 625 J
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EVALUACIÓN
Un cilindro contiene 3.0 moles de un gas monoatómico y es calentado a volumen constante desde 20oC hasta 60 oC, encuentre la variación de calor del gas.
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TRABAJO
Definición.- Es la energía mecánica en transición debido a un cambio de posición.
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TRABAJO
Representación simbólica de trabajo es W.
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TRABAJO
Unidad de Trabajo: Joules [J].
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TRABAJO
La expresión matemática del trabajo es:
∆W = P∆V = 0 (Proceso Isométrico)
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EVALUACIÓN
Escriba la definición de Trabajo. El trabajo para un proceso isotérmico
se lo calcula con la expresión ∆W = P∆V y el resultado siempre es una constante diferente de cero?
Verdadero Falso
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EJERCICIO
Un recipiente contiene 1.5 moles de un gas monoatómico y se calienta a volumen constante desde 30oC hasta 55
oC, calcule el trabajo realizado por el sistema.
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SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Datos:
Ti= 30 oCTf= 55 oCMasa = 1.5 molesR= 8.314 J/mol KGas monoatómico
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SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Incógnita:
Trabajo W
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SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
El trabajo en un proceso termodinámico se lo puede encontrar con la siguiente ecuación: ∆W = P∆V = P (V2 – V1)
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SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
El proceso que realiza el sistema es isométrico (volumen constante) , entonces:
V2 = V1
El trabajo realizado será: ∆W = P (V2 – V1) = 0
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EVALUACIÓN
Un cilindro contiene un mol de un gas monoatómico y es calentado mediante un proceso isométrico desde 10oC hasta 70 oC, encuentre el trabajo efectuado por el sistema.
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ENERGÍA INTERNA
Definición.- Es la energía térmica almacenada en el interior de una sustancia de un sistema.
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ENERGÍA INTERNA
Representación simbólica de Energía Interna es U.
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ENERGÍA INTERNA
Unidad de la Energía Interna: Joules [J].
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ENERGÍA INTERNA
Expresión matemática.- La expresión matemática de la energía interna es:
∆U = ncv∆T [J] (Proceso Isométrico)
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EVALUACIÓN
Escriba la definición de Energía Interna.
Identifique cuál de las siguientes opciones es la expresión matemática correcta para encontrar la energía interna en un proceso isométrico.
a)∆U = ncp∆T
b)∆U = P∆Vc)∆U = P∆Td)∆U = V∆Te)∆U = ncv∆T
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EJERCICIO
2.5 moles de H2 se calienta mediante un proceso isométrico desde 15oC hasta 75oC, calcule el cambio de energía interna del gas.
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SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Datos:
Ti= 15 oCTf= 75 oCMasa = 2.5 molesR= 8.314 J/mol KGas diatómico
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SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Incógnita:
Cambio de Energía ∆U
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SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Para calcular la energía interna de un proceso isométrico es:
∆U= ncV∆T
Según la tabla para un gas diatómicocV = 20.4(J/ mol K).
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SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Cambiando las temperaturas a Kelvin: Ti= 15 oC = 288 K Tf= 75 oC = 348 K
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SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Calculando la Energía interna sería:
∆U= ncV∆T
∆U= (2.5 moles)(20.4J/ mol K)(348 K – 288 K)=3060 J
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EVALUACIÓN
Un mol de H2 es calentado desde 15oC hasta 75 oC y durante el proceso su volumen no cambia, encuentre la variación de energía interna del gas.
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PRIMERA LEY DE LA TERMONDINÁMICA
La primera Ley de la Termodinámica explica la conservación de la energía en la cual involucra la Energía interna (U), el Trabajo (W) y el Calor (Q),
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PRIMERA LEY DE LA TERMONDINÁMICA
Expresión matemática.- El cambio de energía interna de un sistema térmico que va desde un estado A a un estado B es:
BAAB QUUU
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EVALUACIÓN
Se tiene los siguientes enunciados en la aplicación de la primera Ley de la Termodinámica para un proceso isométrico:
Cuál (es) de los enunciados es (son) verdaderos, seleccione
alternativa es la correcta:
a) Solo Ib) I y IIIc) III y IVd) I y IIe) II y III
0. BAWI
UQII BA .
BABA WQIII .
0. UIV
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EJERCICIO
Un sistema térmico compuesto por dos mol de O2, sigue el proceso mostrado en la representación pictórica a continuación, para la trayectoria A – B, calcule la variación de la energía interna del sistema.
P (105 Pa)
V(10-3m3) 25 45
1.7
1.3
B
A
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SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Datos:
PA= 1.3 x 105 PaPB= 1.7 x 105 PaV = 25 x 10-3 m3
Masa = 2.0 molesR= 8.314 J/mol KGas diatómico
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SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Incógnita:
Cambio de Energía ∆U
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SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
El proceso mostrado en la representación pictórica es Isométrico, entonces para encontrar la Energía interna se aplica la ecuación:
Donde: ∆Q = ncV∆T
BAAB QUUU
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SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Se procede a calcular en valor la temperatura inicial y la temperatura final, para ello se utiliza los datos mostrados en la representación pictórica con la ecuación PV=nRT
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SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
De la tabla obtenemos el valor de cv que es igual a 21.1 J/ mol K para el O2 entoncesla energía interna es:
∆U =∆Q = ncV∆T = (2.0 moles)(21.1 J/ mol K)(255.7 K – 195.5 K) = 2540.4 J
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EVALUACIÓN
Un sistema térmico compuesto por un mol de N2, sigue el proceso mostrado en la representación pictórica a continuación, para la trayectoria B – C, calcule la variación de la energía interna del sistema.
P (105 Pa)
V(10-3m3) 10 30
2.1
1.5
B
C