Clase 2_proceso Termodinamicos

Introducción a los Procesos
Termodinámicos

Procesos
termodinámicos

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• La energía se puede intercambiar entre un
sistema y sus alrededores de dos formas.
• Una forma es por transferencia de calor, la
que se realiza a escala microscópica.
• La otra forma es realizando trabajo por o
sobre el sistema, considerando la medición de
las variables macroscópicas tales como
presión, volumen ytemperatura.

La primera ley de la termodinámica se formula:


E = q + w

Si entra q y w a un sistema éste aumenta su
energía en E.
Si sale q y w de un sistema éste disminuye su
energía en E.

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CASOS PARTICULARES
• Sistema aislado.
• Para un sistema aislado, que no interactúa con
los alrededores, no hay transferencia de calor,
Q = 0, el trabajo realizado también es cero y
por lo tanto no haycambio de energía interna,
esto es, la energía interna de un sistema
aislado permanece constante:
Q=W=0
ΔE = 0
Ef = Ei

• Proceso cíclico.
• Es un proceso que empieza y termina en el
mismo estado. En este caso el cambio de
energía interna es cero y el calor agregado al
sistema debe ser igual al trabajo realizado
durante el ciclo, entonces:
ΔE = 0
y
Q=W

• Proceso con W = 0.
• Si se produce un procesodonde el trabajo que
se realiza es cero, el cambio en la energía
interna es igual al calor agregado o liberado
por el sistema. En este caso, si se le agrega
calor al sistema, Q es positivo y la energía
interna aumenta y en caso que se le quita
calor al sistema, Q es negativo y la energía
interna disminuye. Esto es:
W=0
y
ΔE = Q

• Proceso con Q = 0.
• Si ahora se realiza un proceso donde latransferencia de calor es cero y el sistema realiza
trabajo, entonces el cambio de la energía interna
es igual al valor negativo del trabajo realizado por
el sistema, por lo tanto la energía interna
disminuye; lo contrario ocurre si se realiza trabajo
sobre el sistema. Al cambiar la energía interna,
cambia la energía cinética de las moléculas en el
sistema, lo que a su vez produce cambios en latemperatura del sistema.
Q = 0 y ΔE = - W

• El calor y el trabajo son variables
macroscópicas que pueden producir un
cambio en la energía interna de un sistema,
que es una variable microscópica.
• Aunque Q y W no son propiedades del
sistema, se pueden relacionar con E por la
primera ley de la termodinámica. Como E
determina el estado de un sistema, se
considera una función de estado.

PROCESOSTERMODINAMICOS
• Proceso isobárico.
• Es un proceso que se realiza a presión
constante. En un proceso isobárico, se realiza
tanto transferencia de calor como trabajo. El
valor del trabajo es simplemente P (Vf - Vi), y
la primera ley de la termodinámica se escribe:
ΔE = Q – P (Vf - Vi)

• Proceso isovolumétrico.
• Un proceso que se realiza a volumen constante.
En estos procesos evidentemente el trabajoes
cero y la primera ley de la termodinámica se
escribe:
ΔE = Q
• Esto significa que si se agrega calor a un sistema
manteniendo el volumen constante, todo el
calor se usa para aumentar la energía interna
del sistema y que si se le quita calor a un
sistema manteniendo el volumen constante,
todo el calor se usa para disminuir la energía
interna del sistema.

• Proceso adiabático.
• Un procesoadiabático es aquel que se realiza sin
intercambio de calor entre el sistema y el
medioambiente, es decir, Q = 0. Al aplicar la primera
ley de la termodinámica, se obtiene:
ΔE = -W
• En un proceso adiabático, si un gas se expande la
presión disminuye, el volumen aumenta, el trabajo es
positivo y la variación de energía interna ΔE es
negativa, es decir la Ef < Ei y el gas se enfría. Ahora si
un gas secomprime la presión aumenta, el volumen
disminuye, el trabajo es negativo y la variación de
energía interna ΔE es positiva, es decir Ef > Ei y el gas
calienta.

• Los procesos adiabáticos son comunes en la atmósfera: cada
vez que el aire se eleva, llega a capas de menor presión, como
resultado se expande y se enfría adiabáticamente.
Inversamente, si el aire desciende llega a niveles de mayor...