unidad n 3 primer principio
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TRABAJOEs energía que fluye entre el sistema y medio que puede usarse para cambiar la altura de una masa
en un medio.Consideremos un sistema como un gas dentro de
un cilindro adiabático y el pistón. El resto es el medio.
Cuando el gas se comprime la altura de la masa en el medio baja y los volúmenes iniciales y finales se definen por las paradas mecánicas indicadas en la
figura.
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Características del trabajo• El trabajo es transitorio porque solo aparece durante un cambio
de estado del sistema y el medio. Solamente la energía, y no el trabajo esta asociado con los estados iniciales y finales del sistema.
• El efecto neto del trabajo es cambiar la U del sistema y el medio, y si el única cambio que hubo fue que la masa sube o baja es que ha fluido trabajo entre el sistema y el medio.
• La cantidad de trabajo se calcula a partir del cambio de energía potencial (Ec= m.g.h)
• La conversión de signos es:• trabajo es positivo cuando la masa disminuye la elevación
(sistema recibe trabajo) • El trabajo es negativo cuando la masa aumenta la elevación
(sistema entregue trabajo)
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Trabajo reversible
• P = P (T, V)
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• La expresión de trabajo es:
• (sistema cerrado proceso reversible)
• El signo menos se debe a la conversión de signos del trabajo.
𝑤=∫𝐹 .𝑑𝑙
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Trabajo irreversible
• A veces no se puede calcular.• Por ej:• Se P exterior se reduce bruscamente:• Se producen turbulencias• La p del sistema seran cambientes• Según termodinamica no se puede calcular P.
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• Según el ppio de conservacion de la energia:
•
• Si esperamos suficiente tiempo:• dEc=0• Por lo tanto
• Siempre que la Ec no se halla disipado en otro cuerpo.
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• Si el trabajo es por transporte de cargas:• w= qφ• Para una corriente cte I que fluye durante un tiempo t• W= I.q.t• Para un sistema que además aumente el volumen de la fase
gaseosa será:
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CALOR
• Se define como la cantidad de energía que fluye a través de los limites entre el sistema y el medio debido a una diferencia de temperatura.
• CARACTERISTICAS DEL CALOR:• Es transitorio.• Es cambiar la energía interna• Conversión de signos.
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Energia interna
Puede ser debido a:• La Ec de las moléculas• La Ep de los constituyente de un sistema• En forma de vibraciones y rotaciones
químicas.• En forma de enlaces químicos que se puede
liberar mediante una reacción química.
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Primer principio de la termodinámica
• E= Ec + Ep +U• Según la primer ley de la termodinamica• La energia total esta dada por:• ΔE = w + Q sistema cerrado.• En ausencia de campos externos E=U• Por la tanto ΔU = q + w
• La energia no se crea ni se destruye tanto en el sistema como el medio.• Y tambien:• La energia interna de un sistema aislado es cte.• = 0
• Por lo tanto:
• Los cambios de U se deben a cambios en q y w.
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Entalpia • H = U + PV
• A P=ctre y sistema cerrado• V=cte
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Capacidad calorífica
• Depende del material.
• Varia con la temperatura
• Se puede determinar a p o v = cte cp, cv
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• Para el solido a medida:• Aumenta t y aumenta cp• Para los líquidos:• Aumenta t y disminuye cp• Para los gases:• Aumenta t y aumenta cp.
• Sistema cerrado proceso reversible.
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• Sistema (reversible) cerrado en equilibrio solo trabajo de P y V
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Relacion entre cp y cv
• Razones de la diferencia:
• Para gases la principal diferencia se debe al termino pv
• Para liquidos y solidos a dU
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Experimento de Joule
• W no se puede medir• U es cte• Mide la variacion:
• LA RELACION ENTRE VARIACION DE U Y COEFICIENTE DE JOULE
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EXPERIMENTO DE JOULE THOMSON
• ΔH = 0
• < 0• > 0• = 0
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Gases ideales
• Cumplen:• Pv = nRT
• U = U(T)• Por lo tanto• dU = Cv dT• H = U + PV = U + nRT • H = H (T)• dH = Cp dT• Para procesos sin reacciones químicas y cambios de
estado.
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• Se demuestra que:• CP - CV = R• Proceso cíclico• ΔU = 0
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Proceso reversible isotérmico en un gas ideal
Proceso reversible isobárico un gas ideal
Proceso reversible isocorico en un gas ideal
• 0
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Proceso reversible adiabático en un gas ideal