Priemr Principio De Termodinamica

Tema 1

Primer Principio de
Termodinámica

CONTENIDO
1.- Trabajo, Calor, Energía.
2.- El Primer Principio de la Termodinámica.
Energía Interna (U)
3.- Entalpía (H)
4.- Capacidad Calorífica
5.- Cálculo de U y de H en procesos sencillos de
sistemas cerrados

LA ENERGÍA DEL UNIVERSO SE
CONSERVA

PRIMER PRINCIPIO

Es imposible realizar un trabajo sin consumir una energía
uff, uff

.
W=F xTrabajo realizado
por el hombre

W  Fdx

Fuerza

Distancia
que se
desplaza el
objeto

X2

X1

[N.m=J]
X1

distancia

X2

Trabajo=área

Fuerza aplicada

Energía = Capacidad para realizar un trabajo

PRIMER PRINCIPIO

LA ENERGÍA DEL UNIVERSO SE
CONSERVA
se acelera

La energía
potencial se
transforma en
energía cinética

mgh  12 mv 2  cte

La pérdida de energía
potencial acelera el
deslizamiento delobjeto

energía química (carbón) Reacción Química
energía interna (agua líquida
vapor de agua) Cambio
el vapor se expande
Trabajo
energía cinética

de Fase

cae

1.- TRABAJO. CALOR, ENERGÍA.
Unidades

TRABAJO (PV)
1 at.l x

Pext

8.314 J / K.mol
101.4 J
0.082 at.l / Kmol

Pext

w  Fx dx
dx

A V / x

Pint

Pext = Pint
Equilibrio mecánico

Fx  Pext A

Pint
Estado
inicial
Estado
final

Pext >Pint

Pext = Pint

w embolo  Pext dV

w sistema   Pext dV

TRABAJO (PV)

Pext

Pext

Expansión-(Compresión)

P

1

P’

2

dx

Pint

Pext < Pint

Pint

• Frente a Pext=P2 constante

V’

V



2

V

1

Pext dV

W   P2 (V2  V1 )  0

Pext = Pint
2 etapas

Estado Inicial
1

W  

V

Estado Final
2

W    P '(V '  V1 )  P2 (V2  V ') 

TRABAJO (PV)

Expansión-(Compresión)
• Frente a Pext=P2constante

1

Pext

Pext

P

Irreversible

Pext < Pint

Pint

Pext = Pint
Estado Final
2

Pext dV

V

1

V
 etapas

P
Estado Inicial
1



2

W   P2 (V2  V1 )  0

2

dx

Pint

W  

V

1

• Expansión Reversible





V

2

V

2

W  
Pext dV   Pgas dV
V
V
1
1
Reversible
nRT
•
Gas
Ideal
W


2
 dV
V

• G I y T=cte

V

W   nRT Ln

W   nRT
V

2

V

1

dV

V

1.- TRABAJO. CALOR,ENERGÍA.
CALOR
Un sistema cede E en forma de Q si se transfiere como resultado de
una diferencia de T entre el sistema y el entorno.

Q  mC(T , P ) (T2  T1 )
la T sistema varía hasta igualar la Talrededores

Unidades : Julio
1 cal = 4.184 J

1.- TRABAJO. CALOR, ENERGÍA.
PRIMER PRINCIPIO
T=20ºC

T=40ºC

Q
Estado Inicial

Estado Final

LA ENERGÍA DEL UNIVERSO SE
CONSERVA

PRIMER PRINCIPIO

calorTrabajo
mecánico

Trabajo
eléctrico

El calor y el trabajo son formas equivalentes de
variar la energía de un sistema Joule

1.- TRABAJO. CALOR, ENERGÍA.
Calor y el trabajo se “distinguen” por su efecto sobre las
moléculas del entorno

Q

W

1.- TRABAJO. CALOR, ENERGÍA.
TRABAJO

Transferencia
electrónica
SISTEMA
BANCO

CALOR

• son formas de variar la E del sistema
• no son funciones de estado
•no es “algo” que posea el sistema

efectivo

cheques

1.- TRABAJO. CALOR, ENERGÍA.

Criterio de signos

W>0

W<0
SISTEMA

Q>0

Q<0

1.- TRABAJO. CALOR, ENERGÍA.
ENERGÍA La energía es la capacidad para hacer un trabajo
E debida a la posición del sistema en un campo de
fuerzas (gravitacional, eléctrico, magnético) y a su
movimiento en conjunto: Eotras

Esistema= U+ Eotras
Unidades: Julio (J)Energía Interna, U
característica del sistema (Et, Er, Ev de moléculas)
depende del estado de agregación del sistema

La energía es una función de estado U  f (T , P ,V )
La energía es una propiedad extensiva
Puedo definir una propiedad intensiva

U

U
n

 J / mol 

2.- PRIMER PRINCIPIO. ENERGÍA INTERNA.
ENERGÍA No es posible conocer la energía de un sistema,
sólo conocemos su cambio en un procesoU=U2-U1

Energía interna (U)
(Suma de energías a nivel molecular)

¿Cómo podemos aumentar U
de un sistema cerrado?

U = Q + W

• Función de estado
• Magnitud extensiva
1) Realizando un trabajo
2) Calentándolo calor

1er Principio de la
Termodinámica

2.- PRIMER PRINCIPIO. ENERGÍA INTERNA.

U = Q + W

P

1er Principio de la
Termodinámica
Proceso Cíclico

A

A→A

U  U final  U inicial ...