1 Ley De La Termodinamica

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Se llama también ley de la conservación de la energía.

PRIMERA LEY PARA UN SISTEMA QUE SIGUE UN CICLO

La primera ley para un sistema que cumple con un ciclo se define como:



donde Q viene expresado en kcaloría y W en kJoule; J es la constante de proporcionalidad y representa0.2389 kJ/kcal.
Para entender mejor el significado de la ecuación, la Figura 2.13 muestra un sistema cerrado a volumen constante que cumple con un ciclo, es decir va desde unas condiciones P1, T1 hasta unas condiciones P2, T2 regresando nuevamente a las condiciones iniciales P1,T1.Durante el ciclo se produce transferencia de calor y de trabajo.




Fig. 2.13. Sistema cerrado avolumen constante que cumple con un ciclo


Si se expresa tanto el calor como el trabajo en kJoule, la ecuación 2.5 se puede escribir de la siguiente forma:



Esta ecuación dice simplemente que la suma de todos los calores es igual a la suma de todos los trabajos que atraviesan un sistema cuando éste cumple con unciclo. Esta suma de calores y trabajos, debe hacerse en forma algebraica es decir, debe tomarse en cuenta los signos tanto de los trabajos como de los calores.

PRIMERA LEY PARA UN SISTEMA QUE CUMPLE CON UN CAMBIO DE ESTADO

Energía almacenada en un sistema E:
Esta energía puede estar presente en una variedad de formas:
Energía Cinética: Debida al traslado de las moléculas. EC
EnergíaPotencial: Debida a las acciones mutuas de atracción o de repulsión entre las moléculas. EP
Energía Interna: Esta asociada con la estructura interna de la materia. U
De esta forma se puede expresar la energía almacenada, como la suma de la energía cinética, la energía potencial y la energía interna.



Para enunciar la primera leypara un sistema que cumple con un cambio de estado, se considera el siguiente sistema mostrado en la Figura 2.14




Fig. 2.14. Sistema cerrado que cumple con un cambio de estado.


El sistema mostrado en la Figura 2.14, posee inicialmente una energía almacenada E1, pero debido a una interacción con el medio exterior, el sistema es obligado acambiar a otro estado en donde la energía almacenada es E2. Haciendo un balance de energía, se puede decir que la energía almacenada E2, debe ser igual a la suma de la energía almacenada E1 mas la energía que entra al sistema menos la energía que sale del sistema. Este balance se puede escribir de la siguiente forma:



Arreglando los términosObserve que el signo negativo que acompaña al calor Qs,, es el signo que le corresponde por ser un calor que sale, mientras el signo negativo que acompaña al trabajo We , es el signo que le corresponde por ser trabajo que entra.
En general, la ecuación 2.9 se puede escribir como :Esta ecuación corresponde a la primera ley para un sistema cerrado que cumple un cambio de estado. Cuando se haga la sustitución de los calores y los trabajos en las sumas, se debe tomar en cuenta la convención de signos escogida.
En la mayoría de los casos, las variaciones de la energía cinética y potencial son despreciables, por lo que la ecuación de la primera ley se puedeexpresar únicamente en función de la energía interna.



Tanto la energía almacenada E, como la energía interna U, son propiedades y como tales se evalúan dentro del sistema. Tienen como unidades las mismas unidades del calor y el trabajo pero no se evalúan en los límites del sistema.

CALOR ESPECÍFICO

Cuando un sistema interacciona...