Aplicación de la Primera y Segunda Ley de la Termodinámica

Instituto Politécnico Nacional
E. S. I. Q. I. E.

Laboratorio de Termodinámica Básica II

Práctica No.5 y 6

Aplicación de la Primera y Segunda Ley de la Termodinámica, al cálculo del calor total que se transfiere, así como el cambio de entropía que se genera en el proceso de fusión de una sustancia pura..
















Aplicación de la Primera y Segunda Ley de laTermodinámica, al cálculo del calor total que se transfiere, así como el cambio de entropía que se genera en el proceso de fusión de una sustancia pura.
Objetivo:
Determinar si el proceso es adiabático y espontáneo, mediante el cálculos del calor total transferido y la entropía creada en dicho proceso.
Introducción teórica:
Para entender el calor latente se debe comprender a la primera Ley de laTermodinámica, comencemos por analizar una situación real que se realiza diariamente calentar el agua, ejemplo que permitirá redondear esta idea; para lo cual se cuenta con un sistema en donde se efectúa el proceso de calentamiento del agua, desde una condición inicial i a una condición final f de equilibrio, al suministrar calor “Q” que permita hacer un cambio en la temperatura, desde Ti →Tf.“La energía del universo, no se crea ni se destruye solo se transforma”, concepto comúnmente conocido como el principio de conservación de la energía y en Termodinámica se clasifica como: “La primera ley de la termodinámica, basada en las observaciones físicas, por lo que no está sujeta a demostraciones matemáticas”.
La energía es una propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta enlas transformaciones que ocurren en la naturaleza.
La energía se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo.
La energía está presente también en los cambios químicos, como al quemar un trozo de madera o en la descomposición de agua mediante la corriente eléctrica.






ENERGÍA INTERNA
La energía interna de un cuerpo es lasuma de la energía de todas las partículas que componen un cuerpo. Entre otras energías, las partículas que componen los cuerpos tienen masa y velocidad, por lo tanto tienen energía cinética interna. También tienen fuerzas de atracción entre ellas, por lo que tienen energía potencial interna.
La energía interna es muy difícil de calcular ya que son muchas las partículas que componen un cuerpo ytienen muchos tipos diferentes de energía. Lo que se suele hacer es calcular la variación de energía interna.
Este cambio en la temperatura del sistema, genera un cambio en la energía interna Ei→Ef al calentar el agua, haciendo que el sistema realice un trabajo “W,” mover la tapa del contenedor.
Desde el punto de vista de las matemáticas el proceso se representa como: en donde el cambio deenergía interna representa un incremento ΔE y este incremento se calcula mediante una derivada por lo que se puede escribir como; ecuación que establece a la primera Ley de la Termodinámica, en donde E representa a la energía interna, Q el calor y W el trabajo realizado. W E E Q i f    ) ( dW dE dQ  
La ecuación , es la relación más importante que tiene el hombre para su aplicación en lanaturaleza, pues expresa la relación de la energía térmica y mecánica con la masa contenida en un proceso. dW dQdE  
Si se considera que el cambio de la energía interna del sistema, es función de la temperatura y el volumen manteniendo la presión constante.
Podemos deducir que todos los procesos naturales son espontáneos e irreversibles y tienden al equilibrio, la primera Ley de la Termodinámica nodice nada al respecto, por lo que la Segunda Ley puede considerarse como una restricción a la primera, además de permitir hacer una predicción de la dirección espontánea de los procesos y de las reacciones químicas.
En los procesos físicos, la dirección espontánea es clara; el calor fluye del cuerpo más caliente al más frío, así la materia fluye de una región de alta presión a una de baja...