Fisica

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Termodinámica
Calor y Temperatura

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Temas 4. PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA.

4.1 Concepto de Trabajo aplicado a gases. 4.2 Trabajo hecho por un gas ideal para los procesos: Isocóricos, isotérmicos, Isobáricos y adiabáticos. 4.3 El calor en los procesos termodinámicos. 4.4 Concepto de energía interna. 4.5 Primera ley y los procesos termodinámicos: Isocórico, Isotérmico, Isobárico yAdiabático para un gas ideal. 4.6 Ejemplos de aplicaciones de la primera ley de la termodinámica.

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La teoría cinética de los gases
Trata de explicar las propiedades de los gases, tales como la existencia de la presión, temperatura ó su volumen, considerando su composición molecular y su movimiento
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Antes de 1908 no se aceptaba de manera general la teoría atómica a pesar de: EvidenciasFísicas y químicas •Tabla periódica de los elementos •Leyes de la química (Dalton etc.) •Pesos moleculares y atómicos •Teoría cinética de los gases y del calor
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Con la teoría de Einstein, para el movimiento browniano, Perrin (1908) fue capaz de determinar experimentalmente el número de Avogadro Luego entonces fue aceptada la teoría atómica de la materia 23 N A = 6.23 × 10 universalmente
5 Bases Teoría cinética de los gases
1. Un gas ideal consta de partículas que siguen un movimiento aleatorio y que obedecen las leyes de la mecánica clásica 2. El número total de moléculas es muy grande 3. El volumen ocupado por las moléculas es una fracción muy pequeña del que ocupa el gas 4. La única fuerza que actúa sobre las moléculas es la debida a las colisiones, ya sean con otrasmoléculas o con las paredes del contenedor 5. Todas las colisiones son elásticas y de muy corta duración
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L

Resultados principales


• •
A2

• •
A1



• •



Energía cinética

Masa de cada molécula: m Velocidad de cada molécula: v = ( vx , v y , vz )

m v 3 kT = 2 2

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Primera ley de la termodinámica

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Recordemos que, una transformación o proceso ocurre enun sistema si, como mínimo, cambia de valor una variable de estado dentro del mismo a lo largo del tiempo. Si el estado inicial es distinto del estado final, la transformación es abierta. Si los estados inicial y final son iguales, la transformación es cerrada. Si el estado final es muy próximo al estado inicial, la transformación es infinitesimal. El interés de la termodinámica se centra en losestados inicial y final de las transformaciones, independientemente del camino seguido. Eso es posible gracias a las funciones de estado.
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Trabajo y calor en procesos termodinámicos
Considérese un gas contenido en un cilindro. En condiciones de equilibrio el gas ocupa un volumen V y esta a una presión P
Suponiendo que se permite al gas expandirse cuasiestáticamente, el gas efectúa trabajosobre un pistón cuando el sistema se expande de un volumen V a un volumen V + dV.

dW = Fdy = FAdy
El trabajo efectuado por el gas es:

dW = PdV

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Si el gas se expande dV >0



el trabajo dW = PdV es positivo

En cambio si el gas se contrae, dV 0 Calor transferido Q = 0
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Energía interna
La energía interna de un sistema, U, tiene la forma de energía cinética y potencialde las moléculas, átomos y partículas subatómicas que constituyen el sistema, es decir, donde Ecint es la energía cinética interna y a su vez , consiste en la suma de la energía cinética de todas las partículas del sistema. Epint y la energía potencial interna es la suma de la energía potencial debida a la interacción de todas las partículas entre si.

Eint = Ecint + Epint

Pero para un gasideal Epint = 0 Entonces La energía interna solo depende de la temperatura

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Hemos visto que:
• El trabajo depende del tipo de proceso inicial a otro final • El calor es dependiente del tipo de transformación i f Sin embargo, se tiene que: Q + W es igual para todos los procesos que van del mismo estado inicial al mismo estado final. para ir de un estado proceso seguido en la

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La...
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