Darío Rincón Quintero

TERMODINÁMICA

1ra. Ley de la Termodinámica

Definición:

La termodinámica se ocupa de la transformación de la energía térmica en energía mecánica y del proceso inverso, la conversión de trabajo en calor.

Calor y Trabajo

Definición de Trabajo: Es igual al producto de una fuerza por un

desplazamiento. Definición de Calor:

Es la energía que fluye de un cuerpo a otro a causa de una diferencia de temperatura.

Condiciones para que exista trabajo y calor: Para que exista trabajo debe haber un

desplazamiento. Para que exista calor debe haber una

diferencia de temperaturas.

Estas condiciones representan, tanto en el trabajo como en el calor, cambios, que por lo general, van acompañados de una variación en la energía interna.

Energía Interna

Un sistema se encuentra en equilibrio térmico si no hay: A) Una fuerza resultante que actúe sobre

el sistema y B) Si la temperatura del sistema es la

misma que la de sus alrededores. Estas condiciones requieren que no se

realice trabajo alguno, ni sobre el sistema ni por el sistema, y que no haya intercambio de calor.

Fórmula:

U Q WU Cambio de energía interna

QCalor neto absorbido por el sistema

W Trabajo neto que realiza el sistema

W Positiva si hace trabajo

Negativa si le hacen trabajo

U Positiva si aumenta

Negativa si disminuye

Q Positiva si entra calor

Negativa si sale calor

Primera ley de la Termodinámica

La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma.

U = Q - WEn cualquier proceso termodinámico, el

calor neto absorbido por un sistema es igual a la suma del equivalente térmico del trabajo realizado por el sistema y el cambio en la energía interna del mismo.

Diagrama P-V

• Cuando un proceso termodinámico implica cambios en el volumen y/o en la presión, el trabajo realizado por el sistema es igual al área bajo la curva en un diagrama P-V.

W Fx

P FA

F PA

W PAxW PV

Un proceso termodinámico implica cambios en el volumen y/o presión.

El trabajo realizado por el sistema es igual al área bajo la curva, diagrama P-V

W=PV

W=P(Vf -Vi)

Proceso Isobárico

¿Si tenemos este proceso?

Proceso Adiabático

UW

UW

Q

UWQ

0

0adiabático es Si

Es aquel en el que no hay intercambio de energía térmica (calor) Q entre un sistema y sus alrededores

Un proceso se considera adiabático cuando: A) Un émbolo se eleva

por la acción de un gas en expansión.

B) Si las paredes del cilindro se aíslan y

C) La expansión ocurre rápidamente.

Proceso Isocórico o Isovolumétrico

UQ

W

UWQ

0isocórico es Si

Un proceso isocórico es aquel en el que el volumen del sistema permanece constante. O sea que no se realiza trabajo.

Un proceso isocórico ocurre cuando se calienta un fluido en un recipiente a un volumen fijo.

Este proceso representa una ganancia o pérdida de calor y el correspondiente aumento o descenso en la energía interna, pero no se realiza trabajo.

Proceso isotérmico

Un proceso isotérmico es aquel en el que la temperatura del sistema permanece constante.

Un gas se puede comprimir en un cilindro en forma tan lenta que prácticamente permanece en equilibrio térmico con sus alrededores. La presión aumenta a medida que el volumen disminuye, pero la temperatura es prácticamente la misma.

Proceso isobárico

Si la presión no cambia durante un proceso, se dice que este es un proceso isobárico.

Un ejemplo, es la ebullición del agua en un recipiente abierto. Como el contenedor esta abierto, el proceso se efectúa a presión atmosférica constante.

WQ

U

0

Si no hay cambio de fase, una temperatura constante indica que no hay cambio en la energía interna.

Identifique las trayectorias A, B, C y D de la figura como isobáricas, isotérmicas, isocóricos o adiabáticas.