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Páginas: 6 (1342 palabras)
Publicado: 29 de septiembre de 2014
Unidad 2. Primera Ley de la Termodinámica
Actividad 4. Cambios de Energía y Procesos Termodinámicas en el Popo
a),- Identifiquen los procesos termodinámicos presentes en la siguiente imagen.
Proceso adiabático: los gases contenidos dentro del volcán serian un sistema adiabático ya que el gas no pierde ni gana calor ya que la roca del volcán aísla los gases del interior.
Procesoisobárico: la nieve contenida en lo alto del volcán seria un sistema termodinámico el cual realiza un proceso isobárico por que existe una presión que es constante la cual es ejercida por la altura a la que se encuentra el volcán y la temperatura ejercida por el calor del sol varia.
b).-Describan la imagen usando las funciones de estado correspondientes.
En termodinámica, una función de estadoo variable de estado es una magnitud física macroscópica que caracteriza el estado de un sistema en equilibrio. Dado un sistema termodinámico en equilibrio puede escogerse un número finito de variables de estado, tal que sus valores determinan unívocamente el estado del sistema.
El valor de una función de estado sólo depende del estado termodinámico actual en que se encuentre el sistema, sinimportar cómo llegó a él. Esto significa que si, en un instante dado, tenemos dos sistemas termodinámicos en equilibrio con n grados de libertad y medimos un mismo valor de n funciones de estado independientes, cualquier otra función de estado tendrá el mismo valor en ambos sistemas con independencia del valor de las variables en instantes anteriores. En general, los sistemas fuera del equilibrio nopueden ser representados por un número finito de grados de libertad, y su descripción es mucho más compleja.
Algunas variables del estado son:
La energía interna del volcán
La presión.
La temperatura ambiente
La entalpía que es la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno.
La entropía de los sistemas que no se puede usar para producir trabajo.
c).- Utilicen laPrimera Ley de la Termodinámica para describir los sistemas termodinámicos de flujo estable y de flujo uniforme.
Primera Ley de la Termodinámica
Supóngase que un sistema cambia de un estado de equilibrio inicial 1 hasta un estado de equilibrio final 2 a través de una trayectoria determinada, y que se mide el calor 𝑄 absorbido y el trabajo 𝑊 realizado por dicho sistema, de manera que se puedecalcular la diferencia 𝑄−𝑊. Posteriormente se hace un cambio del sistema desde el mismo estado inicial 1 hasta el mismo estado final 2, por medio de otra trayectoria resulta que la diferencia 𝑄−𝑊 es la misma que en el primer caso. Si se hace lo mismo para muchas trayectorias diferentes, se encuentra que en todos los casos 𝑄−𝑊 es la misma para todas las trayectorias que unan el estado 1 con el estado2. De manera que aún cuando 𝑄 y 𝑊 dependan por separado de la trayectoria seguida su diferencia 𝑄−𝑊 no depende de la forma en que el sistema pasa del estado inicial 1 al estado final 2, solo depende de los estados de equilibrio inicial y final.
Así pues, cuando un sistema cambia desde un estado inicial 1 hasta un estado final 2, la cantidad 𝑄−𝑊 no cambia, es decir, esta cantidad depende solamentede las coordenadas iniciales, y no de la trayectoria seguida para llevar al sistema entre estos dos estados. De aquí se concluye que existe una función de las coordenadas cuyo valor final menos su valor inicial es igual a la diferencia 𝑄−𝑊. A esta función se le llama energía interna y se representa como 𝑈
De manera que
𝑈₂- 𝑈₁= 𝑄- 𝑊
O bien si
𝑈= 𝑈₂- 𝑈₁
Δ𝑈=𝑄−𝑊
Esta expresión nos indica que lacantidad de energía que posee un cuerpo se puede alterar transfiriéndole o extrayéndole energía en forma de calor o en forma de trabajo.
Lo que realmente interesa en la energía interna es sólo su cambio, de modo que se puede asignar un valor arbitrario a dicha energía en un cierto estado de referencia, su valor en cualquier otro estado queda definido ya que 𝑄−𝑊es la misma para cualquier...
Actividad 4. Cambios de Energía y Procesos Termodinámicas en el Popo
a),- Identifiquen los procesos termodinámicos presentes en la siguiente imagen.
Proceso adiabático: los gases contenidos dentro del volcán serian un sistema adiabático ya que el gas no pierde ni gana calor ya que la roca del volcán aísla los gases del interior.
Procesoisobárico: la nieve contenida en lo alto del volcán seria un sistema termodinámico el cual realiza un proceso isobárico por que existe una presión que es constante la cual es ejercida por la altura a la que se encuentra el volcán y la temperatura ejercida por el calor del sol varia.
b).-Describan la imagen usando las funciones de estado correspondientes.
En termodinámica, una función de estadoo variable de estado es una magnitud física macroscópica que caracteriza el estado de un sistema en equilibrio. Dado un sistema termodinámico en equilibrio puede escogerse un número finito de variables de estado, tal que sus valores determinan unívocamente el estado del sistema.
El valor de una función de estado sólo depende del estado termodinámico actual en que se encuentre el sistema, sinimportar cómo llegó a él. Esto significa que si, en un instante dado, tenemos dos sistemas termodinámicos en equilibrio con n grados de libertad y medimos un mismo valor de n funciones de estado independientes, cualquier otra función de estado tendrá el mismo valor en ambos sistemas con independencia del valor de las variables en instantes anteriores. En general, los sistemas fuera del equilibrio nopueden ser representados por un número finito de grados de libertad, y su descripción es mucho más compleja.
Algunas variables del estado son:
La energía interna del volcán
La presión.
La temperatura ambiente
La entalpía que es la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno.
La entropía de los sistemas que no se puede usar para producir trabajo.
c).- Utilicen laPrimera Ley de la Termodinámica para describir los sistemas termodinámicos de flujo estable y de flujo uniforme.
Primera Ley de la Termodinámica
Supóngase que un sistema cambia de un estado de equilibrio inicial 1 hasta un estado de equilibrio final 2 a través de una trayectoria determinada, y que se mide el calor 𝑄 absorbido y el trabajo 𝑊 realizado por dicho sistema, de manera que se puedecalcular la diferencia 𝑄−𝑊. Posteriormente se hace un cambio del sistema desde el mismo estado inicial 1 hasta el mismo estado final 2, por medio de otra trayectoria resulta que la diferencia 𝑄−𝑊 es la misma que en el primer caso. Si se hace lo mismo para muchas trayectorias diferentes, se encuentra que en todos los casos 𝑄−𝑊 es la misma para todas las trayectorias que unan el estado 1 con el estado2. De manera que aún cuando 𝑄 y 𝑊 dependan por separado de la trayectoria seguida su diferencia 𝑄−𝑊 no depende de la forma en que el sistema pasa del estado inicial 1 al estado final 2, solo depende de los estados de equilibrio inicial y final.
Así pues, cuando un sistema cambia desde un estado inicial 1 hasta un estado final 2, la cantidad 𝑄−𝑊 no cambia, es decir, esta cantidad depende solamentede las coordenadas iniciales, y no de la trayectoria seguida para llevar al sistema entre estos dos estados. De aquí se concluye que existe una función de las coordenadas cuyo valor final menos su valor inicial es igual a la diferencia 𝑄−𝑊. A esta función se le llama energía interna y se representa como 𝑈
De manera que
𝑈₂- 𝑈₁= 𝑄- 𝑊
O bien si
𝑈= 𝑈₂- 𝑈₁
Δ𝑈=𝑄−𝑊
Esta expresión nos indica que lacantidad de energía que posee un cuerpo se puede alterar transfiriéndole o extrayéndole energía en forma de calor o en forma de trabajo.
Lo que realmente interesa en la energía interna es sólo su cambio, de modo que se puede asignar un valor arbitrario a dicha energía en un cierto estado de referencia, su valor en cualquier otro estado queda definido ya que 𝑄−𝑊es la misma para cualquier...
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