Material de apoyo terico

Material de apoyo terico. Termodinmica.Prof. Mario Jerez.

1 Ley de la termodinmica:

Supongamos un pistn (mbolo y cilindro), el cual, encierra un gas que empieza a expandirse cuando se calienta de un estado termodinmico (volumen, presin, temperatura) a otro, as:

f: estado de equilibrio final (V, P, T)

Energa interna final: U

w: trabajo

i: estado de equilibrio inicial (Vo, Po, To) Gas Energa interna inicial: U0

Q: calorEl sistema al calentarse y as expandirse, proporciona trabajo al levantar un peso del medio ambiente.Se formula una ecuacin que manifiesta una conservacin de la energa, de esta manera:Q = W +U , es decir, el calor que entra al sistema, se convierte en trabajo y energa interna.

La primera ley de la termodinmica se presenta ordinariamente as:

Q W = U

Un proceso termodinmico se presenta cuando hay intercambio de calor y trabajo entre el sistema y su medio ambiente, partiendo de un estado de equilibrio inicial a un estado de equilibrio final.

Esquemticamente un proceso termodinmico se representara as: Estado de equilibrio inicialProceso termodinmico Estado de equilibrio final

W = 0 W 0W = 0 Q = 0 Q 0 Q = 0El calor y el trabajo no son caractersticas de los estados de equilibrio, si no, del propio proceso termodinmico.*Si un proceso termodinmico se efecta a presin constante, recibe el nombre de Proceso isobrico Grfico Presin-Volumen P

Estado final f

Trabajo W P i f

Estado inicial i W = PV

GasV

Vo V

Calor QDonde:

El calor que entra al sistema es positivo y el trabajo que el sistema da al medio ambiente es positivo.*Si un proceso termodinmico se efecta sin cambio de volumen del sistema , recibe el nombre de Proceso isovolumtrico o Proceso isocrico.

Como el sistema no se puede expandir lo puede dar trabajo, el trabajo del sistema es cero

P

Pf

Estado inicial i Estado final f

Gas W = 0

P0 i

V

Calor Q VPara este proceso: , como W = 0, entonces:

*Si un proceso termodinmico se efecta a temperatura constante se denomina Proceso adiabtico

Estado final f

W 0

Estado inicial i

GasNtese que en el estado de equilibrio inicial el sistema gas tiene una energa interna inicial, y en el estado de equilibrio final, el sistema tiene otra cantidad de energa interna, por lo tanto, en el proceso termodinmico hay un cambio de energa interna.

Sistema

Sistema

Sistema

Medio ambiente

Medio ambiente

Q W

Medio ambiente

El calor que entra a un sistema menos el trabajo que el sistema proporciona a su medio ambiente es igual a su cambio de energa interna.

Se puede deducir que el trabajo es el rea bajo el grfico PvrsV

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