Fisica Ii

Lic. Fís. John Cubas Sánchez

1

Un sistema termodinámico es
una parte del Universo que se
aísla para su estudio.
Este aislamiento se puede
llevar a cabo de una manera
real,
en
el
campo
experimental, o de una manera
ideal, cuando se trata de
abordar un estudio teórico.

Lic. Fís. John Cubas Sánchez

2

Lic. Fís. John Cubas Sánchez

3

P
4

2

3
V2

Estádescrito por sus variables
de estado: Presión, volumen,
temperatura (energía interna),
cantidad de sustancia

1

V3

V1 V2

Sucesión
de
procesos
termodinámicos donde el estado
final coincide con el inicial.

V

Es el cambio de estado
termodinámico, producido por
la variación de una o más de
sus variables termodinámicas
Se denominan variables de
transferencia
a
las
que
producenlos
procesos
termodinámicos:
Calor,
Variación de energía interna,
Trabajo
Lic. Fís. John Cubas Sánchez

4

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA
CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

D U = U2 – U1

Q>0

SISTEMA
W0

Q 0 expansión adiabática
de un gas ideal
dT < 0 caída de temperatura

dV < 0 compresión adiabática
de un gas ideal

dT > 0 aumento de temperatura

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PROCESOS ADIABATICOS PARA EL GAS IDEAL

dT
dV
 T  (  1) V   0

ln T + ( – 1) ln V= constante
ln T + ln V  – 1 = constante

ln (T V  – 1 )= constante
T V  – 1 = constante

T1 V1  – 1 = T2 V2  – 1
Lic. Fís. John Cubas Sánchez

14

PROCESOS ADIABATICOS PARA EL GAS IDEAL
De:

T V  – 1 = constante

nRT
pV
Y considerando que: p 
T
V
nR
pV V 1
 constante
nR
pV 
 constante
nR

pV  = constante
p1 V1  = p2 V2 
Lic. Fís. John Cubas Sánchez

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PROCESOS ADIABATICOS PARA EL GAS IDEAL
Sabemos que:
Entonces de la Primera Ley:

DU= n CV DT = n CV (T2 – T1)
W= – DU
W= n CV (T1  T2)
p1V1 p2V2
W  n CV (

)
nR
nR
CV
W
( p1V1  p2V2 )
R
1
W
( p1V1  p2V2 )
 1
p2V2  p1V1
W
1 
Lic. Fís. JohnCubas Sánchez

16

EN LOS PROCESOS TERMODINAMICOS

Lic. Fís. John Cubas Sánchez

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Una función de estado sólo depende de los
estados inicial y final, más no de los
estados intermedios.
P ara el trabajo:
P
P1

P2
0

1

3

2

4
V1

V2

V

El trabajo depende de los estados
inicial, final e intermedios; por
tanto; no es una función de estado

Lic. Fís. John CubasSánchez

18

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA
P ara el calor:

Expansión controlada

Q=W

Expansión libre

Q=0, W=0

El calor depende de los estados inicial, final e intermedios; por tanto; no
es una función de estado

Lic. Fís. John Cubas Sánchez

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PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA

ENERGIA INTERNA

LA ENERGIA INTERNA DE UN SISTEMA ES LA SUMA DE TODAS LAS ENERGIASCINETICAS DE LAS PARTICULAS CONSTITUYENTES MAS LAS ENERGIAS
POTENCIALES DEBIDO A LA INTERACCION ENTRE ELLAS.

U  ECTraslacional  ECRotacional  ECVibracional  EPintermolecular  EPintramolecular
ENERGÍA TÉRMICA

ENERGÍA DE ENLACE

La
variación
de
energía interna sólo
depende
de
los
estados inicial y final,
más
no
de
los
estados intermedios;
por tanto , es una
función de estado.DU = U2 – U1
DU 

i
n R DT  n CV DT
2

Gas
Monoatómico
Diatómico

Lic. Fís. John Cubas Sánchez

i
3
5

20

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA
EJEMPLO DE CONVERSIÓN DE ENERGIA INTERNA

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U es constante
Q=0, W=0

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ENERGIA INTERNA DEL GAS IDEAL
¿Cambia la temperatura durante una expansión
libre?SI CAMBIA

NO CAMBIA

U
TyV

U
Typ

T

LA
ENERGIA
INTERNA
DE UN GAS IDEAL DEPENDE SOLO DE SU
TEMPERATURA, NO DE SU PRESION, NI DE SU VOLUMEN.
EN UN GAS DE COMPORTAMIENTO NO IDEAL, UNA EXPANSION LIBRE VIENE
ACOMPAÑADA DE UNA DISMINUCIÓN EN LA TEMPERATURA.

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23

SUELE SER MAS SENCILLO MEDIR
LA
CAPACIDAD
CALORIFICA
MOLAR DE UN GAS EN UN...