leyes de termodinamica

Introducción
En el caso de un sistema termodinámico, el trabajo no es necesariamente de naturaleza puramente mecánica, ya que la energía intercambiada en las interacciones puede ser también calorífica, eléctrica, magnética o química, por lo que no siempre podrá expresarse en la forma de trabajo mecánico. A continuación se presentaran algunos tipos de trabajo en la termodinámica.
 Trabajo: Cantidad que fluye del sistema a los alrededores a través de la frontera cuando hay cambio de estado, puede usarse para mover un objeto, por lo que se dice que la cantidad de trabajo es igual a mgh donde m es la masa, g la aceleración debida a la gravedad, y h la altura del objeto.
Trabajo de Expansión/compresión
Expansión en una sola etapa
El sistema es una cantidad de gas contenida en uncilindro dotado de un pistón sin masa y que se mueve sin fricción, la temperatura permanece constante (por medio de un termostato), la presión del aire sobre el pistón es cero (vacio), se coloca un objeto de masa M sobre el pistón.
El trabajo que se realiza sobre el objeto es:
W = Mhg
Donde M es la masa del objeto, h la diferencia de altura que recorrió el objeto y g la constante de gravedad
comoel área del pistón es A,
Pop = F/A = Mg/A
(se llama presión de oposición porque se opone al movimiento del pistón)
Sustituyendo
W = PopAh = Pop (Volumen)
W = - Pop(V2-V1)
Expansión en dos etapas
La expansión se realiza en varias etapas, ya sea cambiando la masa que actúa sobre el objeto (digamos cambiarla por una que sea de menor peso en cada etapa) o poniendo varios topes en el trayecto dela expansión.






Por ejemplo:

Por efecto de la presión (p) ejercida por el gas, el pistón sufre una fuerza F que lo desplaza desde una posición inicial (A) a una posición final (B), mientras recorre una distancia dx.
No obstante, existe una situación particularmente simple e importante en la que el trabajo está asociado a los cambios de volumen que experimenta un sistema




Apartir de la definición de presión, se puede expresar F y el vector desplazamientodl en función de un vector unitario u, perpendicular a la superficie de la siguiente forma:

Calculamos el trabajo realizado por el gas desde el estado A al estado B en este proceso:


El producto Sdx es la variación de volumen (dV) que ha experimentado el gas, luego finalmente se puede expresar:



En elSistema Internacional el trabajo se mide en Julios (J).
Este trabajo está considerado desde el punto de vista del sistema termodinámico, por tanto:

El trabajo es positivo cuando lo realiza el gas (expansión) y negativocuando el exterior lo realiza contra el gas (compresión).
Trabajo para levantar un peso
En la figura 3.1 el trabajo para levantar un cuerpo de masa M a una alturadz se puedeescribir como y por tantoEl trabajo realizado sobre el sistema causa un aumento en su energíapotencial.




En las interacciones experimentadas por los sitemas termodinámicos, éstos pueden recibir o ceder energía, y puesto que si el sistema la recibe se debe a que la está cediendo el medio, o viceversa, es necesario establecer un criterio de signos que nos permita interpretar los resultados que seobtengan. Así, la IUPAC (acrónimo en inglés de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) recomienda en 1970 que se considere el mismo criterio que en Mecánica. Esto quiere decir que si la fuerza es realizada por el medio exterior sobre el sistema y el desplazamiento tiene su mismo sentido, es el sistema el que incrementa su energía y, en consecuencia, se dice que se ha realizado untrabajo sobre el sistema y se considera trabajo positivo. Por el contrario, si el trabajo es realizado por el sistema sobre el medio exterior y el desplazamiento tiene su mismo sentido, disminuye la energía del sistema y se considera trabajo negativo.
La definición termodinámica de trabajo es más amplia que la definición mecánica en los términos indicados por la anterior ecuación. Por ejemplo, el...