TERMODINÁMICATERMODINÁMICA

1ra. Ley de la 1ra. Ley de la TermodinámicaTermodinámica

Definición:Definición:

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

Calor y TrabajoCalor y Trabajo

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

desplazamiento.desplazamiento. Definición de Calor:Definición de Calor:

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

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

desplazamiento.desplazamiento.– Para que exista calor debe haber una diferencia de Para que exista calor debe haber una diferencia de

temperaturas.temperaturas.

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

Energía InternaEnergía Interna

Un sistema se encuentra en equilibrio térmico si Un sistema se encuentra en equilibrio térmico si no hay:no hay:– A) Una fuerza resultante que actúe sobre el sistema yA) Una fuerza resultante que actúe sobre el sistema y– B) Si la temperatura del sistema es la misma que la de B) Si la temperatura del sistema es la misma que la de

sus alrededores.sus alrededores.

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

Fórmula: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 TermodinámicaPrimera ley de la Termodinámica

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

U = U = Q - Q - WWEEn cualquier proceso termodinámico, el calor n cualquier proceso termodinámico, el calor

neto absorbido por un sistema es igual a la neto absorbido por un sistema es igual a la suma del equivalente térmico del trabajo suma del equivalente térmico del trabajo realizado por el sistema y el cambio en la realizado por el sistema y el cambio en la

energía interna del mismo.energía interna del mismo.

Diagrama P-VDiagrama P-V

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

Proceso AdiabáticoProceso Adiabático

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

UW

UW

Q

UWQ

0

0adiabático es Si

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

eleva por la acción de eleva por la acción de un gas en expansión.un gas en expansión.

– B) Si las paredes del B) Si las paredes del cilindro se aíslan ycilindro se aíslan y

– C) La expansión C) La expansión ocurre rápidamente.ocurre rápidamente.

Proceso Isocórico o Proceso Isocórico o IsovolumétricoIsovolumétrico

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

UQ

W

UWQ

0isocórico es Si

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

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

Proceso isotérmicoProceso isotérmico

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

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

Proceso isobáricoProceso isobárico

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

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

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

WQ

U

0

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