3 Teorico 3 Primera Ley Dr

Bibliografía
Teórico 3

FISICOQUIMICA 2014
Teórico 3

Química Física, Octava Edición, P. W. Atkins y J. de Paula
Editorial Medica Panamericana, Buenos Aires, 2008.

15 de Agosto

PRIMER PRINCIPIO DE LA
TERMODINAMICA

2-Primera Ley de la Termodinámica
Conceptos básicos (2.1-2.6)
Funciones de estado y diferenciales exactas (2.10-2.11)

Trabajo y Calor

1

Temperatura y equilibrio térmico
Latemperatura (T) es la propiedad que establece la dirección del flujo de energía .

Energía interna (U)

U
Energía Térmica
Energía cinética

Energía intermolecular

(MOVIMIENTO MOLECULAR)

E traslacional
E rotacional

Energía química o electrónica
Energía nuclear

Es una medida de la cantidad de energía (cinética) que
tienen las partículas de un sistema.

E vibracional

4

Interpretación molecular decalor y trabajo

Primer Principio de la Termodinámica (1)
La energía interna de un sistema aislado es constante.

sistema cerrado

U = Uf – Ui = q + w
La variación de energía interna es igual a la suma del
trabajo y del calor recibido o cedido por el sistema.

Calor

Trabajo

(energía que se transfiere de manera
de favorecer un movimiento
desordenado en el medio)

(energía que se transfiere demanera
de favorecer un movimiento ordenado
en el medio)

Calor y trabajo son formas equivalentes de cambiar la
energía interna del sistema.
5

6

1

Primer Principio de la Termodinámica (2)

Primer Principio de la Termodinámica (2)
Sistema cerrado

Sistema adiabático

sistema aislado

sistema adiabático

U = 0

U = q + w
q = U – w

U = w

q = wad – w

La realización de una misma cantidad dediferentes
tipos de trabajo en condiciones adiabáticas sobre el
sistema provoca siempre el mismo cambio en la
energía interna (o sea el mismo incremento de
temperatura).

Definición mecánica el calor

U = Uf – Ui = wad
8

7

Trabajo

Primer Principio de la Termodinámica

Equivalente mecánico del calor

Cantidad de energía que fluye a través de los límites entre el sistema y el
medio, permitiendo uncambio en la distancia/altura de una masa

James P. Joule (ca. 1870)
Es transitorio

1 cal = 4.184 J

Efecto neto = cambio de la Energía Interna del sistema y del medio

basada en las medidas de trabajo (en J) y de calor (en calorías)

Convención de signos
La relación implica la interconvertibilidad del movimiento
desordenado (molecular, calor) y del movimiento ordenado
(macroscópico, trabajo)Distintas formas

w=

ʃ

F dl

9

10

Trabajo
Trabajo

Trabajo de expansión
a) expresión general de trabajo de expansión
b) expansión libre
c) expansión contra una presión constante
d) expansión reversible
e) expansión isotérmica reversible
f) expansión adiabática

11

12

2

Trabajo de expansión

Trabajo de expansión

a) Expresión general de trabajo de expansión
b) Expansión contra vacio (pex = 0)dw = - pex dV

w =-



V2

c) Expansión contra una presión constante

pex dV

w =-



V2

pex dV = 0
V1

w = - pex V

V1
d) Expansión reversible

w= -



V2

p dV

V1

e) Expansión isotérmica reversible
Expansión, dV = Vf – Vi > 0

Compresión, dV = Vf – Vi < 0

Convención, wexp < 0

Convención, wcomp > 0

w = -



V2

V1

nRT dV = - RT ln V2 /V1 = RT ln p2 / p1
V

13

Trabajo de expansión14

Trabajo de expansión

Trabajo reversible y trabajo irreversible

Trabajo máximo = expansión isotérmica reversible

Reversibilidad implica infinitos pasos de equilibrio entre la pext y p
15

Trabajo de expansión

16

Cambios isotérmicos vs cambios adiabáticos

f. Trabajo adiabático

U = q + W
U = U 1 + U 2 = Cv T
Wad = Cv T

17

18

3

Cambios isotérmicos vs cambios adiabáticos
pex

pexCantidad de energía que fluye a través de los límites entre
el sistema y el medio, como consecuencia de una
diferencia de energía (temperatura) entre el sistema y el
medio
T = cte

q

Es transitorio
Efecto neto = cambio de la Energía Interna del sistema y del medio

pex

pex

Calor

Convención de signos
Distintas formas de transferencia

radiación
conducción
convección

T

q

20

Calor...