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Primera ley de la termodinámica en sistemas cerrados

Sustancias puras

Unidad 3

Pero antes un pequeño repaso!.......si es que no resolvieron estos problemas

2.1.5.- La superficie P-v-T

Se deja que vapor de agua sobrecalentado a 1MPa y 300°C se

enfríe a volumen constante, hasta que la temperatura

descienda a 150°C. En el estado Final Determine:

1. Presión

2. Calidad

3. Entalpía

4. Diagrama T-v c/r alas líneas de saturación

Unidad 2: Propiedades de la materia


1. Presión : 476,16 kPa

2. Calidad: 0,6564

3. Entalpía: 2434,45 kJ/kg

4. Diagrama T-v c/r a las líneas de saturación



1. Variación de la presión : 26 kPa

2. Masa a retirar: 0,007 kg

TAREA 1

En grupos de 2 o 3, resolver 3 problemas a elección:

- Un problemas entre los ejercicios 3.31 y 3.68

- Un problema entre los ejercicios 3.79 y 3.84

- Un problema entre los ejercicios 3.114 y 3.141

En la portada deberán indicar los integrantes y los ejercicios seleccionados.

Plazo: 1 semana (4 de mayo)

CONTENIDOSCONTENIDOS

3.1.- La Primera Ley de la Termodinámica en Sistemas Cerrados

2.2.1.- Introducción

2.2.2.- Transferencia de Calor

Unidad 3: Primera Ley de la Termodinámica


3.1.- La Primera Ley de La Termodinámica



3.1.- La Primera Ley de La Termodinámica


Del ppo de la conservación de la energía:

‘Durante la interacción de un sistema con el medio la cantidad de energía ganada por el Sistema debe ser igual a la energía perdida

por su entorno’

La energía cruza la frontera de un sistema cerrado en forma de:

•Calor� q

•Trabajo� W


3.1.2.- Primera Ley de la Termodinámica

�� Cuando sucede Transferencia de Calor??

�� Hasta cuando se produce??

Calor:

Forma de E. que se transfiere entre dos sistemas

(ó sist y alrd ) ssi ∃∃∃∃ una diferencia de Temperatura



¿Qué mecanismos de transferencia de Calor existen?:

Todos requieren un DT y suceden de T°mayor a T°menor



MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR

Conducción:

� Depende de las propiedades del material

� Se determina con : Q = k A (T2 – T1)

Convección:

� Es el mecanismo de transferencia de calor entre un solido y un fluido circundante

� Relaciona los efectos de conducción y el del movimiento del fluido

� Se determina con : Q = h A (Ts – Tf)



MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR

Radiación:

� Es la energía que emite la materia en forma de ondas electromagnéticas.

� No requiere de un medio para propagarse.

� Se determina con : Q = ᵋ σ A T^4



TRANSFERENCIA DE CALOR

T de C:

� HACIA un sistema � Adición de Calor

� HACIA FUERA de un sistema � Rechazo de Calor

Calor es energía en transición que se reconoce sólo cuando cruza la frontera de un sistema



∃ 2 formas para que exista un proceso adiabático:

1. Sistema AISLADO (Q≈O)

2. Sistema y alrededores a igual temperatura

Proceso donde no existe transferencia térmica se denomina: ADIABÁTICO



Q (+)

Q (-)

CONVENCIÓN

Cualquier T de C:

• Que incrementa la Energía de un sistema es positiva (+)

• Que disminuya la Energía de un sistema es negativa (-)

CONTENIDOSCONTENIDOS

3.1.- La Primera Ley de la Termodinámica en Sistemas Cerrados

3.1.1.- Introducción Primera Ley y a la

Transferencia de Calor

3.1.2.- Trabajo

3.1.3.- Formas Mecánicas del Trabajo

3.1.4.- La Primera Ley de La Termodinámica

3.1.2.- Trabajo


∃∃∃∃ 2 requisitos para que se presente una interacción de trabajo entre un sistema y sus alrededores:

1.- Debe existir una fuerza que actúe en la frontera

2.- La frontera debe moverse

SSI ∃∃∃∃ {1<>2} ⇒⇒⇒⇒ ∃∃∃∃W

3.1.2.- Trabajo

Interacción de energía entre el sistema y sus alrededores

Si no existe ∆T la interacción de energía presente es Trabajo

1.- Trabajo en un proceso...

2.- Trabajo por unidad de masa...

3.- Trabajo por unidad de tiempo...

Límitesistema

W(-)

W(+)

• Dispositivos que Producen Trabajo...

• Dispositivos que Consumen Trabajo....

E del sistema disminuye cuando realiza W

E aumenta cuando se efectúa un W sobre él


3.1.2.- Trabajo


3.1.2.- Trabajo


Este trabajo de expansión o compresiónque involucra el desplazamiento de unasección del sistema, se llama trabajo defrontera móvil o trabajo de frontera

Un lugar donde se aprecia el trabajo de frontera es en lomotores de combustión, a que la combustión del gasobliga al movimiento del pistón.

Pero este tipo de trabajo no puede determinar de formaprecisa el trabajo de un motor………..¿por qué?

3.1.2.- Trabajo

Por lo tanto, la termodinámica utiliza los procesos de cuasiequilibrio


La termodinámica requiere conocer losestados y las diferentes trayectorias parallegar de un estado a otro, a altasvelocidades tanto los estados como lastrayectorias no pueden especificarse.

3.1.2.- Trabajo


Consideremos el embolo de la figura, si el gasconfinado se expande tendremos

Al remplazar la segunda ecuación en la primera tenemos

Si consideramos un desplazamiento diferencial, entoncestenemos:

Por lo que el trabajo de frontera también es conocido como PdV

3.1.2.- Trabajo


Dado que trabajamos con presiones absolutas, P nopuede ser negativa, pero que pasa con V

Si el volumen disminuye, V es negativo, del mismo modo que es positivo si el volumenaumenta.

Por lo tanto el trabajo de frontera puede ser positivo o negativo:

Esto sustenta la convención de signos!!!

Si el sistema realiza trabajo, entonces se considera positivo (expansión), en caso contrarioes negativo (compresión)

3.1.2.- Trabajo


El trabajo total resultará de la suma de todos los trabajos diferenciales …….

Esta integral puede evaluarse solo si se conoce la relación entre la Presión y el Volumen, porlo que P=f(V).

Lo que es simplemente la trayectoria entre dos estados en un diagrama P-v

3.1.2.- Trabajo


Trabajo de la Frontera Móvil

� Curso tratará el trabajo de una frontera móvil para un proceso deCUASIEQUILIBRIO Ó CUASIESTÁTICO (sist en equilibrio duranteel proceso)

� El área bajo la curva de un proceso de un diagrama P-v es igualen magnitud al W efectuado durante la Expansión o Compresiónde Cuasiequilibrio de un SISTEMA CERRADO

¿ Que pasaría si W no fuera función de la trayectoria?


¿ Que pasaría si para llegar de un estado a otro se siguen diferentes trayectorias?

3.1.2.- Trabajo


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