Primera Ley de la Termodinamica

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
        Se llama también ley de la conservación de la energía.
PRIMERA LEY PARA UN SISTEMA QUE SIGUE UN CICLO        La primera ley para un sistema que cumple con un ciclo se define como:
donde Q viene expresado en kcaloría y W en kJoule; J es la constante de proporcionalidad y representa 0.2389 kJ/kcal.
        Para entender mejor el significado de laecuación, la Figura  2.13 muestra un sistema cerrado a volumen constante que cumple con un ciclo, es decir va desde unas condiciones P1, T1 hasta unas condiciones P2, T2 regresando nuevamente a las condiciones iniciales P1,T1.Durante el ciclo se produce transferencia de calor y de trabajo.


Fig. 2.13.  Sistema cerrado a volumen constante que cumple con un ciclo     Si se expresa tanto el calor comoel trabajo en kJoule, la ecuación 2.5 se puede escribir de la siguiente forma:
                             
       Esta ecuación dice simplemente que la suma de todos los calores es igual  a la suma de todos los trabajos que atraviesan un sistema cuando éste cumple con un ciclo. Esta suma de calores y trabajos, debe hacerse en forma algebraica es decir, debe tomarse en cuenta los signos tanto delos trabajos como de los calores.
PRIMERA LEY PARA UN SISTEMA QUE CUMPLE CON UN CAMBIO DE ESTADO
Energía almacenada en un sistema E:
Esta energía puede estar presente en una variedad de formas:
Energía Cinética: Debida al traslado de las moléculas. EC
Energía Potencial: Debida a las acciones mutuas de atracción o de repulsión entre las moléculas. EP
Energía Interna: Esta asociada con laestructura interna de la materia. U
De esta forma se puede expresar la energía almacenada, como la suma de la energía cinética, la energía potencial y la energía interna.
                                                         

        Para enunciar la primera ley para un sistema que cumple con un cambio de estado,  se considera el siguiente sistema mostrado en la Figura 2.14                                

Fig. 2.14. Sistema cerrado que cumple con un cambio de estado.        El sistema mostrado en la Figura 2.14, posee inicialmente una energía almacenada E1, pero debido a una interacción con el medio exterior, el sistema es obligado a cambiar a otro estado en donde la energía almacenada es E2. Haciendo un balance de energía, se puede decir que la energía almacenada  E2, debe ser igual a la suma dela energía almacenada E1 mas la energía que entra al sistema menos la energía que sale del sistema. Este balance se puede escribir de la siguiente forma:
                                                   
Arreglando los términos
                                               
        Observe que el signo negativo que acompaña al calor Qs,, es el signo que le corresponde  por  ser un calor quesale, mientras el signo negativo que acompaña al trabajo We , es el signo que le corresponde por ser trabajo que entra.
        En general,  la ecuación 2.9 se puede escribir como :                                           
        Esta ecuación corresponde a la primera ley para un sistema cerrado que cumple un cambio de estado. Cuando se haga la sustitución de los calores y los trabajos enlas sumas, se debe tomar en cuenta la convención de signos escogida.
        En la mayoría de los casos, las variaciones de la energía cinética y potencial son despreciables, por lo que la ecuación de la primera ley se puede expresar únicamente en función   de la energía interna.
                               
     
        Tanto la energía almacenada E, como la energía interna U, sonpropiedades y como tales se evalúan dentro del sistema. Tienen como unidades las mismas unidades del calor y el trabajo pero no se evalúan en los límites del sistema.
CALOR ESPECÍFICO
        Cuando un sistema interacciona con el medio exterior cambiando su temperatura de un valor T a otro T + dT, definimos el calor específico como la capacidad calorífica que tiene el sistema de...