termodinamica


1er principio de la TERMODINAMICA
Termos: calor. Dinámica: movimiento. La palabra termodinámica significa algo así como movimiento del calor. En termodinámica lo que hacemos es ver como el trabajo puede transformarse en calor y como el calor puede transformarse en trabajo.
Lo primero que vas a tener que entender es el 1er principio de la termodinámica. El primer principio relaciona elcalor que uno entrega a un sistema con el trabajo que hace ese sistema. Veamos entonces qué es calor y qué es trabajo.

TEMPERATURA
Supongamos que tenés una masa de gas en un cilindro. El gas está a cierta temperatura.
Sin hilar finito digamos que la temperatura de una cosa es una medida de la velocidad con la que se mueven las moléculas de esa cosa. Es decir, si uno pudiera mirar el asunto conun microscopio vería que las molculas de gas se mueven para todos lados. Golpean entre ellas y golpean con las paredes del cilindro. Cuánto más rápido se mueven las moléculas, más temperatura tiene el gas.

CALOR
A grandes rasgos el calor vendría a ser algo así como la energía cinética que tienen las moléculas de un cuerpo. Cada molécula se mueve a cierta velocidad V. La energía cinética quetiene esa molécula vale ½ m V2. Si vos sumás la cantidad de energía que tienen todas las moleculas de una cosa, tenés la cantidad de calor que tiene esa cosa.
Pregunta :
¿ Entonces cuanto más temperatura tiene un objeto más calor tiene ?
Rta : Bueno, a grandes rasgos, sí. El calor depende de la temperatura. A mayor T, mayor Q. Pero la cantidad de calor también depende de la masa del objeto ydel calor específico c. Entonces la cantidad de calor depende de cuántas moléculas tenga uno moviendose y de la inercia térmica del cuerpo.

TRABAJO REALIZADO POR UN GAS CUANDO SE EXPANDE
ENERGIA INTERNA ( U )
PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA
Cuando uno entrega calor a un gas, este calor se divide en 2. Parte se usa para expandir el gas y parte queda encerrado en el gas en forma de calor. (= Energía interna )

Entonces esta es la ecuación que busco. Concretamente, la energía entregada en forma 8
de calor es la suma de la energía que queda almacenada en el gas en forma de energía interna mas la energía que se gastó en realizar trabajo. Es decir:

SISTEMA, MEDIO Y UNIVERSO
Llamamos sistema al gas que está encerrado en el cilindro.
Llamamos medio a todo lo que rodea alcilindro. ( Medio = Entorno o medio ambiente )
Llamamos universo al sistema mas el medio.
Aclaraciones sobre el primer principio
* El primer principio en realidad es la ley de conservación de la energía. Esta ley se podría enunciar así: El calor es una forma de energía. Si uno entrega calor a un gas, este calor no se pierde. O se transforma todo en trabajo o queda todo almacenado en el gas enforma de calor ( = energía interna) , o las 2 cosas a la vez.
* Al trabajo realizado lo puse con la letra L . Alguna gente lo llama W. ( De work ). Esta gente escribe el primer principio como Q = Δ U + W ( Es lo mismo ).
* El primer principio vale para cualquier cosa. Se puede aplicar tanto a un auto, a un animal, a una piedra o a un cilindro con gas. El primer principio vale siempre y vale paratodo. Sin embargo, en la mayoría de los casos vos vas a usar la ecuación Q = Δ U + L solo para gases que están encerrados en cilindros.
* El trabajo se mide en calorías o en Jules. Pero a veces se lo mide en algunas otras unidades raras. Por ejemplo, litro-atmósfera ( = litro x atm )
EJEMPLO DE APLICACIÓN DEL 1er PRINCIPIO
Se tiene un gas encerrado en un cilindro con una tapa móvil. Elrecipiente está rodeado por la atmósfera y su presión interior es la atmosférica. El volumen inicial ocupado por el gas es de 2 m3. Se le entregan al gas 10 Kilocalorías al

gas y éste se expande hasta tener un volumen final de 2,3 m3. Calcular:
a) – El trabajo realizado por el gas.
b) - La variación de energía interna

Analicemos un poco el asunto. Tengo una situación inicial con P0 = 1...