Termodinamica

Tecsup – PFR

Física I

Unidad II

TERMODINÁMICA

Figura 1.

1.

SISTEMA TERMODINÁMICO
Es una porción de espacio o cantidad de materia que se selecciona en forma real
o imaginaria, con el fin de poder estudiar lo que ocurre dentro de ella (cualquier
región que ocupa un volumen y posee frontera).

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Limite o frontera
del sistema

Sistema
mEnergia
Figura 2.

1.1.

SISTEMA CERRADO
Aquel sistema en donde no hay transferencia de masa entre él y sus
alrededores.

1.2.

SISTEMA ABIERTO
Sistema en el cual existe transferencia de masa entre el sistema y sus
alrededores. Se le denomina también “Volumen de Control”
Mi = masa que entra
mS = masa que sale

Figura 3.

2.

PROPIEDADES TERMODINÁMICAS
Son características de unsistema, las cuales son observables directa o
indirectamente. Ejemplo: La masa, el volumen, la presión, etc.
Se clasifican en:
a)

Propiedades Intensivas: Son aquellas que no dependen de la masa del
sistema. Ejemplo: la presión (P), la temperatura (T), etc.
b) Propiedades Extensivas: Son aquellas que dependen de la masa del
sistema. Ejemplo: volumen, masa, EC, Epg, etc.
c) Propiedadesespecíficas: Son el resultado de dividir las extensivas entre
la masa. Ejemplo: volumen especifico = V/m, Energía cinética específica =
EC/m.

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2.1.

Física I

SUSTANCIA DE TRABAJO
Es aquella sustancia que se utiliza primero como medio de transporte del
calor que luego interviene en la transformación del calor en Trabajo,
generalmente se utiliza un gas.

2.2.ESTADO
Un estado queda identificado por el conjunto de valores que tienen las
propiedades termodinámicas en un instante dado.

2.3.

EQUILIBRIO TERMODINÁMICO
Un sistema se encuentra en equilibrio termodinámico con su medio
exterior cuando no hay transferencia energética que altere sus
propiedades termodinámicas, o sea, no hay cambio de estado.

3.

PROCESO TERMODINÁMICO
Es la sucesión decambios de estados de equilibrio por los cuales se hace
evolucionar a un sistema.

P
2

Estado
Trayectoria

1

(P2,T2,V2)
2
Estado

(P1,T1,V1)

1
V

Figura 4.

3.1.

CLASES DE PROCESOS
Los procesos pueden ser reversibles o irreversibles:
a)

Proceso Reversible: Es el proceso en el cual un “cuerpo pasa de un
estado inicial a otro final restableciendo por completo suscondiciones
iniciales (presión, Volumen, temperatura); esto en forma natural.
Tener en cuenta que el cuerpo vuelve al estado inicial, pasando por
los mismos estados intermedios.

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b) Proceso Irreversible: es aquel proceso termodinámico en el cual
un cuerpo pasa de un estado inicial a otro final sin poder, restablecer
sus condiciones iniciales (P, V, T) o unode ellos. Esto no significa que
dicho cuerpo no pueda restablecerse:”se puede mediante un agente
externo”.
3.2.

ENERGÍA INTERNA (U)
Es la suma de todas las energías posibles de las moléculas de la masa de
un sistema y depende únicamente de la temperatura: U = f(T). (No se
puede hallar la energía interna en un momento, esto es imposible, pero si
se puede hallar la diferencia de energíasinternas de un momento a otro:
U.

4.

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
Estudia las relaciones entre el calor y el trabajo.
“Es un proceso determinado, el calor entregado a un sistema es igual al
trabajo que realiza el gas más la variación de su energía interna”.

d

Q = W + DU
Figura 5.

Donde:

Q = Calor entregado desde el estado (1) hasta el estado (2).
W = Trabajo realizadopor el gas desde el estado (1) hasta el estado (2).
U = Variación de energía interna desde el estado (1) hasta el estado (2).

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REGLA DE SIGNOS

Figura 6.

a)

Para el trabajo: se considera positivo el trabajo si es realizado por el
sistema: W(+). El trabajo es considerado negativo si se realiza sobre el
sistema por un agente externo. W(-).

b) Para...