Proceso isobárico

PROCESOS TERMODINÁMICOS

6° “J”

TURNO: VESPERTINO

TEMAS DE FISICA

MAESTRO: ING. ERNESTO YAÑEZ RIVERA

Karina Danette Cortez Pavón Ariadna Lastra Ramírez Gabriela Fuentes Salvador Laura Vanessa Pérez Navarro Luis Fernando Torres Herrera Juan Daniel Díaz del Angel

Integrantes:

Es el estudio de la transformación de energía térmica en energía mecánica así como el proceso inverso, la conversión de trabajo en calor.

Primero recordemos…¿Qué es la termodinámica?

Datos curiosos de la termodinámica:

Se basa en la conservación de la energía. Ofrece teoría básica para entender y diseñar

maquina térmicas. Ciencia desarrollada a principios del siglo XIX.

Podemos decir que esta ley es una repostulación del Principio de la Conservación de la energía.

Aplicando esta ley a un proceso termodinámico obtenemos:

Primera Ley de la termodinámica

ΔU=ΔQ+ΔWΔU=ΔQ-ΔW

ΔQ= Variación del calor que entra o sale del sistema

ΔU= Variación de energía internaΔW= Variación de trabajo efectuado

por el sistema o trabajo realizado sobre este.

Donde:

SISTEMA

Q

ΔU

ΔW

ΔQ Es positivo cuando entra calor al sistema y negativo si sale de el.

ΔW Es positivo si el sistema realiza trabajo y negativo si se efectúa trabajo de los alrededores sobre el sistema.

Consideraciones:

Es cuando varia la presión, volumen o temperatura de algún sistema termodinámico, en este caso como experimenta un gas estas variables.

Ahora bien… ¿Qué es un proceso termodinámico?

PROCESO ISOBÁRICO

EXISTEN VARIOS TIPOS DE PROCESOS TERMODINÁMICOS PERO HABLEMOS PRINCIPALMENTE DEL:

Es aquel sistema termodinámico en el que se presenta una variación en volumen o temperatura y su presión permanece constante.

¿Qué es un proceso isobárico?

Proceso que se relaciona con la Ley de Charles, químico, físico aeronauta francés, realizo las primeras mediciones acerca de los gases que se expanden al aumentar la temperatura.

Dato curioso:

El agua que hierve en un recipiente abierto a la atmósfera, la presión permanece constante, de tal forma que entre mayor sea la temperatura el volumen desprendido aumenta.

Ejemplos

Cuando una pelota conforme a los rayos del sol inciden sobre ella. Al inicio de la mañana presenta cierta presión, volumen y temperatura: conforme se calienta el aire, su interior aumenta la presión, pero esta no varia debido al aumento de su volumen.

Este proceso maneja una presión constante, un trabajo y volumen, si consideramos lo siguiente:

Ahora bien:

P=F/A W=F d

F=PA

Formula de presión Formula de trabajo

W= P A d

Sustituimos 2 en 1

Ahora si (Ad) es el volumen a que se ha comprimido un gas:

Ad= ΔV=P(V-V i)

Sustituimos y tenemos que:

W=P(V-V i) óT r=Pr(V-V

i)

A continuación se presenta esta formula a detalle:

Tr =Pr(V-V i)

Tr Trabajo mecánico

J (joule) 1J=N m

Pr Presión N/m²

V𝑓 Volumen final m³

V i Volumen inicial m³

1cal=4.2J 1 J=0.24cal Pa=Pascal1Pa=N/m² 1atm=760mmHg=1.03x105N/m²

ECUACION DEL PROCESO ISOBÁRICO

EJERCICIO RESUELTO

APLICACIONES

Ejemplo. Proceso isobárico.Cierto gas sufre una expansión, por lo que varía su volumen de 1.8x10-4 a 4.7x10-4m³ pero mantiene una presión constante de 3.05x105 Pa. Si lo anterior fue consecuencia de haber suministrado 30 calorías, calcular:a)El trabajo desarrollado por el sistema.b) La variación de energía interna que experimentó.

1.Esquema 2. DatosQ=30calPr= 3.05x105 PaVi=1.8x10-4m³Vf= 4.7x10-4m³

3.IncógnitaA)Tr=?JB)∆Ei=?J

4.EcuaciónA) Tr=Pr(Vf-Vi)B) ∆Ei=Q-Tr• Q es positivo debido a que entra al sistema.• El Tr es positivo ya que el sistema realiza trabajo sobre los

alrededores.

5. Conversiones1cal=4.2J Q=30cal(4.2J/1cal)=126J 1Pa=N/m² Pa=Pascal

6. Sustitución y operaciones

a)Tr=Pr(Vf-Vi)=(3.05x105N/m²)(4.7x10-4m³)=(3.05x105N/m²)(2.9x10-4m³)=88.45Nm=88.45J

Es el trabajo que realizó la expansión del gas (sistema) sobre los alrededores.

b) ∆Ei=Q-Tr=126J-88.45J=37.55J

Al efectuarse expansión de las moléculas del gas aumentaron su energía interna consecuencia del calor suministrado.

7. Resultadoa)Tr=88.45Jb) ∆Ei=37.55J

La termodinámica estudia la transformación de calor en trabajo mecánico y viceversa, se rige por la conservación de la energía, postulado en la 1° Ley de la termodinámica, al mismo tiempo participa en el proceso isobárico, ya que este recibe una cantidad de calor, provocando una variación de energía interna y un trabajo del sistema o de los alrededores sobre el mismo. Su presión permanece constante, se rige por la Ley de Charles, este proceso termodinámico como los otros hacen posible que hoy en día existan diversas maquinas térmicas avanzadas.

CONCLUSIÓN:

MAPA CONCEPTUAL

Termodinámica

Proceso isobárico

Presión constante

Trabajo

Sobre el sistema

Por el sistema

Variación energía interna

Volumen

Estudia el cambio de calor a trabajo y

viceversa.

1° Ley de la termodinámica

Calor

Trabajo

Ley de Charles

Gas

Procesos termodinámicos

GRACIAS POR SU ATENCIÓN