Leyes De La Termodinamica 18448

6. Leyes de la termodinámica
I. Primera ley de la Termodinámica
Hasta antes del siglo XVIII, la mayoría de los científicos aceptaban la
teoría calórica del calor. El calórico era una sustancia fluida hipotética
presente en la materia que supuestamente fluía de un cuerpo caliente a
uno frío. La cantidad de calórico perdida por el cuerpo caliente era
igual a la ganada por el cuerpo frio. Se creíaque la cantidad total de
calórico se conservaba en todos los procesos.
En el siglo XVII, Robert Boyle e Isaac Newton y otros científicos
empezaron a cuestionar la teoría del calórico y propusieron que el
calor es una manifestación del movimiento de las partículas. En
1842, Julius Robert Mayer concluyó que el trabajo que llevan a cabo
los seres humanos se deriva de los alimentos que ingieren,sugiriendo
además que la energía total se conserva. Al mismo tiempo, James
Prescott Joule llevó a cabo experimentos precisos sobre la
interconversión de trabajo y calor en diversas condiciones y se dio su
nombre a la unidad moderna de trabajo, calor y energía, el Joule (J).

6. Leyes de la termodinámica
I. Primera ley de la Termodinámica
La primera ley de la termodinámica, que se basa en la ley de laconservación de la energía, establece que “la energía se puede
convertir de una forma a otra, pero no se puede crear ni destruir”.
Nota: Tanto el calor como el trabajo son cantidades que describen la
transferencia de energía de un sistema a otro. Por lo tanto, no son
funciones de estado. La energía, en cambio, si es una función de
estado.
La termodinámica estudia casi exclusivamente cambios deenergía, lo cual
puede suceder:
a) A volumen constante
En este caso ingresa calor al
sistema y el ∆U = U2 – U1 = q

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I. Primera ley de la Termodinámica
b) A presión constante
En este caso el sistema ejerce un
trabajo sobre los alrededores y el ∆U =
U2 – U1 = – W, el cual se ha convenido
definirlo como W = – P∆V
En ninguno de los dos casos es necesario conocer U1 y U2, yaque ∆U
depende del calor y del trabajo.
En general, cuando queremos conocer el diferencial de energía interna es
necesario considerar la transferencia de calor y/o trabajo.
∆U = q + w

A esto se le conoce como primera
ley de la termodinámica.

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I. Primera ley de la Termodinámica
Ahora podemos decir que la energía es la capacidad de un cuerpo para
desarrollar un trabajoo transferir calor.
Tanto el calor como el trabajo son cantidades que describen la
transferencia de energía de un sistema a otro. Por lo tanto, no son
funciones de estado. La energía, en cambio, si es una función de
estado. La primera ley es esencialmente el principio de conservación
de la energía.
Ciertas propiedades macroscópicas tienen valores fijos para un estado en
particular del sistema,mientras que otras no. Por ejemplo. Si se
mantiene 1 g de agua en un recipiente a 25°C y una presión de 1 bar,
tendrá un valor aproximado de 1 cm3. Siempre que se cumplan las
cuatro condiciones, se tiene agua en el mismo estado, lo cual significa
que la cantidad total de energía en las moléculas es la misma. Por eso,
se dice que la energía es una función de estado

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I.Primera ley de la Termodinámica
Además, en este caso,, la temperatura, la presión y el volumen son
funciones de estado. Esto es, dependen del estado inicial y final del
sistema y no del proceso mediante el cual cambiaron de estado.
T = 25°C

T = 26°C

ΔT = 1°C

T = 25°C

T = 26°C

ΔT = 1°C

El cambio de temperatura depende del estado inicial y final, sin importar si
el incremento fue debido al caloro al trabajo desarrollado sobre el
sistema.

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I. Primera ley de la Termodinámica
Ejercicios:
1. Cierto gas se expande de un volumen de 2.0 a 6.0 L a temperatura
constante. Calcule el trabajo realizado por el gas si la expansión ocurre
a) contra el vacío y b) contra una presión constante de 1.2 atm.
2. Un gas se expande de 264mL a 971 mL a temperatura constante....