temas de fisica

INDICE

TEMAS DE FÍSICA

PROCESOS TERMODINÁMICOS
TERMODINÁMICA
Se ocupa de la transformación de la energía térmica en energía mecánica y del
proceso inverso, la conversión de trabajo en calor.
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El trabajo, lo mismo que el calor, incluye la transferencia de energía.
En mecánica se define el trabajo como una cantidad escalar, igual en
magnitud al producto de unafuerza por un desplazamiento.
El calor es energía que fluye de un cuerpo a otro a causa de la diferencia
de temperatura.
Una condición indispensable para que se transfiera calor es que exista
una diferencia de temperatura.
El desplazamiento es la condición necesaria para que se realice un
trabajo.
El calor como el trabajo representan cambios que ocurren en un
proceso dado, generalmente estoscambios van acompañados de una
variación en la energía interna (figura 1).

Figura 1
Incremento de la energía interna de un sistema por medio de (a) la realización de
un trabajo y (b) suministrando calor al sistema.

ELABORADO POR: Ing. David Mercado Bernal

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FUNCIÓN DE LA ENERGÍA INTERNA
Un sistema se encuentra en EQUILIBRIO TERMODINÁMICO si no existe una
fuerzaresultante que actúe sobre el sistema y si la temperatura del sistema es la
misma que la de sus alrededores.
Esta condición requiere que no se realice trabajo alguno ni sobre el sistema ni por
el sistema y que no haya ningún intercambio de calor entre el sistema y sus
alrededores. En estas condiciones, el sistema posee una energía interna definida
U. Su estado termodinámico puede describirsemediante tres coordenadas: (1) su
presión P, (2) su volumen V y su temperatura T.
Cada vez que dicho sistema absorba o libere energía, ya sea en forma de calor o
de trabajo, alcanzará un nuevo estado de equilibro, de modo que su energía
siempre se conserve.

a) Estado inicial del sistema (P1, V1, T1)

b) Sistema sometido a un proceso
Termodinámico.

c) Estado final del sistema (P2, V2,T2)
Figura 2

Diagrama esquemático de un proceso termodinámico.
ELABORADO POR: Ing. David Mercado Bernal

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En la figura (2), se considera un proceso termodinámico en el cual un sistema es
obligado a cambiar de un estado de equilibrio 1 a un estado de equilibrio 2.
En la figura 2a, el sistema se encuentra en equilibrio termodinámico con una energía
interna U1 y suscoordenadas termodinámicas (P1, V1, T1).
En la figura 2b, el sistema reacciona con sus alrededores, el calor Q puede ser
absorbido por el sistema y/o liberado a su medio ambiente. El calor se considera
positivo para el calor de entrada y negativo para el calor de salida, el calor neto
absorbido por el sistema se representa por ∆𝑸.
El trabajo W puede ser realizado por el sistema, sobre el sistemao ambas cosas.
El trabajo de SALIDA se considera positivo y el trabajo de ENTRADA se considera
negativo. Por lo tanto, ∆𝑊 representa el trabajo neto realizado por el sistema
(trabajo de salida).
En la figura 2c, el sistema ha alcanzado su estado final 2 y de nuevo esta en
equilibrio, con una energía interna final U2 y sus nuevas coordenadas
termodinámicas son (P2, V2, T2).
Como la energíatiene que conservarse, el cambio en la energía interna:

∆𝑼 = 𝑼 𝟐 − 𝑼 𝟏 ----------------(1)
∆𝑼 = Cambio o variación en la energía interna
U2 = Energía interna final
U1 = Energía interna inicial
El cambio en la energía interna, debe representar la diferencia entre el calor neto
∆𝑸 absorbido por el sistema y el trabajo neto ∆𝑾 que realiza el sistema sobre sus
alrededores:

∆𝑼 = ∆𝑸 − ∆𝑾-------------------(2)
∆𝑼 = Cambio o variación de la energía interna
∆𝑸 = Calor neto absorbido por el sistema
∆𝑾 = Trabajo neto realizado por el sistema (trabajo de salida)
El cambio en la energía interna se define exclusivamente en términos de las
cantidades medibles calor y trabajo.
La ecuación 2 establece la existencia de una función de energía interna que se
determina mediante las...