TERMODINAMICA

TERMODINAMICA

Tambin conocida como principio de conservacin de la energa para la termodinmica, establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien ste intercambia calor con otro, la energa interna del sistema cambiar.

Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor como la energa necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajo y energa interna. Primera ley de la termodinmica

La ecuacin general de la conservacin de la energa es la siguiente:

que aplicada a la termodinmica teniendo en cuenta elcriterio de signos termodinmico, queda de la forma:

Donde U es la energa interna del sistema (aislado), Q es la cantidad de calor aportado al sistema y W es el trabajo realizado por el sistema.

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Sistemas cerradosUn sistema cerrado es uno que no tiene intercambio de masa con el resto del universo termodinmico. Tambin es conocido como masa de control. El sistema cerrado puede tener interacciones de trabajo y calor con sus alrededores, as como puede realizar trabajo a travs de su frontera. La ecuacin general para un sistema cerrado (despreciando energa cintica y potencial y teniendo en cuenta el criterio de signos termodinmico) es:

Aplicaciones de la Primera Ley

Sistemas abiertosUn sistema abierto es aquel que tiene entrada y/o salida de masa, as como interacciones de trabajo y calor con sus alrededores, tambin puede realizar trabajo de frontera.La ecuacin general para un sistema abierto en un intervalo de tiempo es:

donde;in representa todas las entradas de masa al sistema.out representa todas las salidas de masa desde el sistema.\theta es la energa por unidad de masa del flujo y comprende la entalpa, energa potencial y energa cintica

Sistemas abiertos en estado estacionarioEl balance de energa se simplifica considerablemente para sistemas en estado estacionario (tambin conocido como estado estable). En estado estacionario se tiene, por lo que el balance de energa queda:

Sistema aisladoEs aquel sistema en el cual no hay intercambio ni de masa ni de energa con el exterior.

Esta ley marca la direccin en la que deben llevarse a cabo los procesos termodinmicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario (por ejemplo, que una mancha de tinta dispersada en el agua pueda volver a concentrarse en un pequeo volumen). Tambin establece, en algunos casos, la imposibilidad de convertir completamente toda la energa de un tipo a otro sin prdidas. De esta forma, la segunda ley impone restricciones para las transferencias de energa . Esta ley apoya todo su contenido aceptando la existencia de una magnitud fsica llamada entropa, de tal manera que, para un sistema aislado (que no intercambia materia ni energa con su entorno), la variacin de la entropa siempre debe ser mayor que cero.Segunda ley de la termodinmica

Nicolas Lonard Sadi Carnot en 1824 demostr que el rendimiento de alguna mquina trmica que tuviese la mxima eficiencia posible y que operase entre dos termostatos dependera slo de las temperaturas de dichos focos. Por ejemplo, el rendimiento para un motor trmico de Carnot viene dado por:

donde T c y T f son las temperaturas del termostato caliente y del termostato fro, respectivamente, medidas en Kelvin.Este rendimiento mximo es el correspondiente al de una mquina trmica reversible, por lo que cualquier mquina trmica construida tendr un rendimiento menor que el de una mquina reversible Teorema de Carnot

el Segundo principio establece a que existen procesos que pueden recorrerse en un sentido, pero no el opuesto. Podemos transformar integramente el trabajo en calor (es lo que hace una estufa de resistencias), pero no el calor en trabajo (ya que lo prohbe el enunciado de Kelvin-Planck). Los ejemplos cotidianos abundan: si colocamos una taza de caf caliente en el ambiente, el caf se enfra, nunca se calienta ms. Si vertemos azcar en agua, no podemos invertir la disolucin.

El Segundo Principio, por tanto, permite clasificar los procesos en reversibles e irreversibles.

Proceso reversiblees aqul cuyo sentido puede invertirse mediante un cambio infinitesimal de las condiciones del entorno.Proceso irreversiblees el que no es reversible.Procesos reversibles e irreversibles