Priemr Principio De Termodinamica
Primer Principio de
Termodinámica
CONTENIDO
1.- Trabajo, Calor, Energía.
2.- El Primer Principio de la Termodinámica.
Energía Interna (U)
3.- Entalpía (H)
4.- Capacidad Calorífica
5.- Cálculo de U y de H en procesos sencillos de
sistemas cerrados
LA ENERGÍA DEL UNIVERSO SE
CONSERVA
PRIMER PRINCIPIO
Es imposible realizar un trabajo sin consumir una energía
uff, uff
.
W=F xTrabajo realizado
por el hombre
W Fdx
Fuerza
Distancia
que se
desplaza el
objeto
X2
X1
[N.m=J]
X1
distancia
X2
Trabajo=área
Fuerza aplicada
Energía = Capacidad para realizar un trabajo
PRIMER PRINCIPIO
LA ENERGÍA DEL UNIVERSO SE
CONSERVA
se acelera
La energía
potencial se
transforma en
energía cinética
mgh 12 mv 2 cte
La pérdida de energía
potencial acelera el
deslizamiento delobjeto
energía química (carbón) Reacción Química
energía interna (agua líquida
vapor de agua) Cambio
el vapor se expande
Trabajo
energía cinética
de Fase
cae
1.- TRABAJO. CALOR, ENERGÍA.
Unidades
TRABAJO (PV)
1 at.l x
Pext
8.314 J / K.mol
101.4 J
0.082 at.l / Kmol
Pext
w Fx dx
dx
A V / x
Pint
Pext = Pint
Equilibrio mecánico
Fx Pext A
Pint
Estado
inicial
Estado
final
Pext >Pint
Pext = Pint
w embolo Pext dV
w sistema Pext dV
TRABAJO (PV)
Pext
Pext
Expansión-(Compresión)
P
1
P’
2
dx
Pint
Pext < Pint
Pint
• Frente a Pext=P2 constante
V’
V
2
V
1
Pext dV
W P2 (V2 V1 ) 0
Pext = Pint
2 etapas
Estado Inicial
1
W
V
Estado Final
2
W P '(V ' V1 ) P2 (V2 V ')
TRABAJO (PV)
Expansión-(Compresión)
• Frente a Pext=P2constante
1
Pext
Pext
P
Irreversible
Pext < Pint
Pint
Pext = Pint
Estado Final
2
Pext dV
V
1
V
etapas
P
Estado Inicial
1
2
W P2 (V2 V1 ) 0
2
dx
Pint
W
V
1
• Expansión Reversible
V
2
V
2
W
Pext dV Pgas dV
V
V
1
1
Reversible
nRT
•
Gas
Ideal
W
2
dV
V
• G I y T=cte
V
W nRT Ln
W nRT
V
2
V
1
dV
V
1.- TRABAJO. CALOR,ENERGÍA.
CALOR
Un sistema cede E en forma de Q si se transfiere como resultado de
una diferencia de T entre el sistema y el entorno.
Q mC(T , P ) (T2 T1 )
la T sistema varía hasta igualar la Talrededores
Unidades : Julio
1 cal = 4.184 J
1.- TRABAJO. CALOR, ENERGÍA.
PRIMER PRINCIPIO
T=20ºC
T=40ºC
Q
Estado Inicial
Estado Final
LA ENERGÍA DEL UNIVERSO SE
CONSERVA
PRIMER PRINCIPIO
calorTrabajo
mecánico
Trabajo
eléctrico
El calor y el trabajo son formas equivalentes de
variar la energía de un sistema Joule
1.- TRABAJO. CALOR, ENERGÍA.
Calor y el trabajo se “distinguen” por su efecto sobre las
moléculas del entorno
Q
W
1.- TRABAJO. CALOR, ENERGÍA.
TRABAJO
Transferencia
electrónica
SISTEMA
BANCO
CALOR
• son formas de variar la E del sistema
• no son funciones de estado
•no es “algo” que posea el sistema
efectivo
cheques
1.- TRABAJO. CALOR, ENERGÍA.
Criterio de signos
W>0
W<0
SISTEMA
Q>0
Q<0
1.- TRABAJO. CALOR, ENERGÍA.
ENERGÍA La energía es la capacidad para hacer un trabajo
E debida a la posición del sistema en un campo de
fuerzas (gravitacional, eléctrico, magnético) y a su
movimiento en conjunto: Eotras
Esistema= U+ Eotras
Unidades: Julio (J)Energía Interna, U
característica del sistema (Et, Er, Ev de moléculas)
depende del estado de agregación del sistema
La energía es una función de estado U f (T , P ,V )
La energía es una propiedad extensiva
Puedo definir una propiedad intensiva
U
U
n
J / mol
2.- PRIMER PRINCIPIO. ENERGÍA INTERNA.
ENERGÍA No es posible conocer la energía de un sistema,
sólo conocemos su cambio en un procesoU=U2-U1
Energía interna (U)
(Suma de energías a nivel molecular)
¿Cómo podemos aumentar U
de un sistema cerrado?
U = Q + W
• Función de estado
• Magnitud extensiva
1) Realizando un trabajo
2) Calentándolo calor
1er Principio de la
Termodinámica
2.- PRIMER PRINCIPIO. ENERGÍA INTERNA.
U = Q + W
P
1er Principio de la
Termodinámica
Proceso Cíclico
A
A→A
U U final U inicial ...
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