Kike
Equilibrio térmico No hay transferencia de calor Enunciado: “ SI DOS CUERPOS ESTÁN EN EQUILIBRIO TÉRMICO CON UN TERCERO, ESTARÁN EN EQUILIBRIO ENTRE SÍ”.
UNIDAD Nº3
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
CONCEPTO DE CALOR
Si no hay equilibrio térmico Hay transferencia de Calor flujo de mayor a menor temperatura. DEFINICIÓN DE CALOR: “Cantidad que fluye a través de loslímites del sistema, durante un cambio de estado, en virtud de una diferencia de temperatura entre el sistema y su ambiente, y que fluye de un punto de mayor a uno de menor temperatura”
CONCEPTO DE CALOR:
Aparece en los límites del sistema Cuando ocurre cambio de estado Se observa por un efecto en el ambiente Es una forma de transferencia de energía gracias a la diferencia de temperatura Depende del camino o trayectoria
CONCEPTO DE CALOR
Energía necesaria que 1 gramo de agua aumente su temperatura en 1º, desde una temperatura específica y a una determinada presión. Si el sistema en estudio:
Disminuye temperatura Cede Calor Aumenta temperatura Absorve calor
CONVENCIÓN DE SIGNOS
CALOR CEDIDO : (-) CALOR ABSORBIDO: (+)
1
UNIDADES DE ENERGÍA Y CALOR
CALORIA:
Cantidad de calor que debe agregarse a un gramo de agua para elevar su temperatura de 14.5 ºC a 15.5 ºC.
DETERMINACIÓN DEL CALOR
Calor: Transferencias de energía entre sistema y ambiente debido a diferencias de temperatura:
A Volumen constante: A Presión constante:
BTU:
Cantidad de calor que debe ser agregada para elevar la temperatura de 59.5 ºF a 60.5 ºF a una librade agua.
Q mCV dT
Q mC p dT
Unidad de Energía en S.I.: Joule (J). Conversión: 1 Btu = 1055 J = 252 cal = 778 lbf-pie
CV: Capacidad calórica o Calor específico a P cte. CP: Capacidad calórica o Calor específico a V cte.
Capacidad Calórica y Calor Específico
Capacidad calórica: Calor necesario para aumentar en 1 grado la temperatura de una unidad de masa de cuerpo. Calor específico: Razón entre la capacidad calórica de la sustancia y la capacidad calórica del agua (capacidad calorífica específica) y es ADIMENSIONAL. CP agua= 1 cal/gºC = 1 BTU/lb ºF, a 1 atm y 15ºC.
CP y CV
Existen casos en que se puede usar un valor medio en un amplio rango de temperaturas. Si Cp y C V son función de la temperatura:
C P a bT cT 2 CV T T 2
a, b,c, , y dependen de la sustancia en estudio.
DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE CALORES ESPECÍFICOS
Se miden directamente en un calorímetro: Calorímetro de Flujo (a P cte): CP Calorímetro de Bomba (a V cte): Cv El instrumento mide la variación de temperatura que se produce al suministrar una cantidad de calor conocida a una masa de fluido dada (a P o V cte, según corresponda). Se agregacada vez menos calor hasta que T 0, en este límite se determina los valores de Cp y Cv
FINALMENTE:
A Presión Constante:
Q m C P dT Q m CV dT
ó Q mC P T , si C P cte. ó Q mCV T , si CV cte.
A Volumen Constante:
2
TRABAJO
EN TERMODINÁMICA cantidad que fluye entre los límites de un sistema durante un cambio de estado y se utiliza para elevar un cuerpo enel ambiente. CARACTERÍSTICAS:
Aparece en los límites del sistema Durante un cambio de estado Se manifiesta con un efecto en el ambiente Cantidad algebraica (no vectorial)
CONVENCIÓN DE SIGNOS
TRABAJO ENTREGADO POR EL SISTEMA (+) TRABAJO RECIBIDO POR EL SISTEMA (-)
DETERMINACIÓN DE TRABAJO
FÓRMULA GENERAL:
TIPOS DE TRABAJO
Procesos por fricción
W F cosdx
UNIDADES: Kcal, lbf-ft, Btu, Joule, Kgf-m.
W F cos x
Procesos de levantamiento
W F z
TIPOS DE TRABAJO
Procesos de aceleración W
m 2 ( u 2 u 12 ) 2 gC u dx dt
TIPOS DE TRABAJO
PROCESOS DE COMPRESIÓN O EXPANSIÓN EN SISTEMAS CERRADOS:
W FdX , Pext F A
Procesos con resorte
W Pext AdX Pext d ( AX ) W Pext dV
V2
KX 2 W 2
W W
V1...
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