15 Semana12a

Calor, Trabajo y Energía
Interna

Calor, Trabajo y Energía
Interna
●

La energía interna es la energía total asociada a los
componentes microscópicos (átomos y moléculas) de
un sistema, vista desde un referencial solidario al
centro de masas del mismo.

Calor, Trabajo y Energía
Interna
●

●

La energía interna es la energía total asociada a los
componentes microscópicos (átomos y moléculas) deun sistema, vista desde un referencial solidario al
centro de masas del mismo.
El calor es definido como la transferencia de energía
a través de la frontera de un sistema, debida a la
diferencia de temperatura del mismo con sus
alrededores.

Calor, Trabajo y Energía
Interna
Consideremos un gas ideal, en equilibrio
térmico, ocupa un volumen V y ejerce una
presión P.
●

Calor, Trabajo y EnergíaInterna
Consideremos un gas ideal, en equilibrio
térmico, ocupa un volumen V y ejerce una
presión P. Entonces, la fuerza que ejerce
el gas sobre el pistón será F=PA.
●

Calor, Trabajo y Energía
Interna
Consideremos un gas ideal, en equilibrio
térmico, ocupa un volumen V y ejerce una
presión P. Entonces, la fuerza que ejerce
el gas sobre el pistón será F=PA. Ahora,
se empuja el pistón hacia abajocomprimiendo el gas de manera
cuasiestática. Esto es, lentamente, de
modo que el sistema recorre una sucesión
de estados de equilbrio térmico, desde su estado inicial hasta su
estado final.
●

Calor, Trabajo y Energía
Interna
Consideremos un gas ideal, en equilibrio
térmico, ocupa un volumen V y ejerce una
presión P. Entonces, la fuerza que ejerce
el gas sobre el pistón será Fg=PA. Ahora,
se empujael pistón hacia abajo
comprimiendo el gas de manera
cuasiestática. Esto es, lentamente, de
modo que el sistema recorre una sucesión
de estados de equilbrio térmico, desde su estado inicial hasta su
estado final. Para esto el pistón es empujado hacia abajo con
una fuerza igual y contraria a la ejercida por el gas, F =−F j
ext
g
de modo que el trabajo efectuado sobre el gas será:
●

dW =Fext⋅dr =−F j⋅dy j =−F dy =−P A dy =−P dV

Calor, Trabajo y Energía
Interna
El trabajo efectuado sobre el gas, es
dW =−P dV , por lo cual, si el gas es
comprimido, dV<0, el trabajo efectuado
sobre el gas será positivo (se realiza trabajo
sobre el el gas, que gana energía). En
cambio, si el gas se expande, el trabajo
sobre el gas será negativo (el gas efectúa
trabajo sobre el ambiente, perdiendoenergía)

Calor, Trabajo y Energía
Interna
El trabajo total se calcula integrando entre
el volumen inicial y el volumen final:
VF

W =∫ dW =−∫V P dV
i

Calor, Trabajo y Energía
Interna
El trabajo total se calcula integrando entre
el volumen inicial y el volumen final:
VF

W =∫ dW =−∫V P dV
i

Para evaluar esta integral, debemos
conocer como varía la presión en función
del volumen en el proceso encuestión.

Calor, Trabajo y Energía
Interna
El trabajo total se calcula integrando entre
el volumen inicial y el volumen final:
VF

W =∫ dW =−∫V P dV
i

Para evaluar esta integral, debemos
conocer como varía la presión en función
del volumen en el proceso en cuestión.
O sea, la integral es el opuesto (-) del
volumen debajo de la curva del diagrama
PV evaluado entre los volúmenes inicial
y final.Calor, Trabajo y Energía
Interna
Como se ve
en la figura,
el trabajo
depende del
camino, y no
sólo de los
estados inicial y final.

Calor, Trabajo y Energía
Interna
Como se ve
en la figura,
el trabajo
depende del
camino, y no
sólo de los
estados inicial y final. Por ejemplo en (a) comprimimos
el gas a presión constante Pi de Vi a Vf. El trabajo en ese caso
es Wa =-Pi (Vf - Vi) =Pi(Vi – Vf).

Calor,Trabajo y Energía
Interna
Como se ve
en la figura,
el trabajo
depende del
camino, y no
sólo de los
estados inicial y final. Por ejemplo en (a) comprimimos
el gas a presión constante Pi de Vi a Vf. El trabajo en ese caso
es Wa =-Pi (Vf - Vi) =Pi(Vi – Vf). Luego aumentamos la presión
a volumen constante (lo cual no hace trabajo) de Pi a Pf.

Calor, Trabajo y Energía
Interna
Como se ve
en la...