Primera Ley

UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA
FACULTAD DE CIENCIAS AGRICOLAS

Universidad de Córdoba, comprometida con el desarrollo regional.

PROGRAMA DE INGENIERIA DE ALIMENTOS

CURSO DE FISICOQUIMICA DE ALIMENTOS

UNIDAD 4: PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
Ing. RAMIRO TORRES GALLO IV SEMESTRE MONTERÍA, COLOMBIA
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OBJETIVO
 Analizar el significado de la primera ley de la termodinámica  Determinarlos cambios de energía interna y de entalpía en procesos termodinámicos

 Aplicar la primera ley de la termodinámica en la solución de problemas relacionados con la generación y utilización de la energía  Identificar aplicaciones relacionados con el empleo de la energía en las industrias de alimentos.
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CONTENIDO
4.1 INTRODUCCIÓN 4.2 PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA 4.3 PRIMERA LEY ENSISTEMAS CERRADOS Y PROCESOS NO CÍCLICOS 4.4 ENERGÍA INTERNA Y ENTALPÍA 4.5 LA ENERGÍA EN LA INDUSTRIA DE LOS ALIMENTOS 4.6 CAPACIDAD CALORIFICA 4.7 CALOR ESPECIFICO 4.8 CALORES LATENTES 4.9 TRABAJO EN UN PROCESO ADIABATICO 4.10 APLICACIONES EN PROCESOS DE ALIMENTOS
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4.1. INTRODUCCIÓN

La primera ley permite establecer una relación entre el calor y el trabajo y definir una importante propiedadtermodinámica como es la energía.
La determinación de los cambios de energía en procesos que ocurren en sistemas cerrados será el objeto de estudio de este capítulo El balance energético en todos los procesos químicos, biológicos, ambientales o industriales se fundamenta en la primera ley de la termodinámica,

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4.2 PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA En en todo proceso cíclico, independientede los procesos intermedios, el calor total intercambiado es igual al trabajo neto producido.

 Q   W

Ec.1
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Pensemos !!!! Cual será la cantidad de calor neto transferido y el calor retirado en el proceso de enfriamiento del siguiente ciclo 1-2. Compresión adiabática. 1W2 = -1000 J 2-3. Expansión isobárica. 2W3 = 230 J 2Q3 = 800 J 3-4. Expansión adiabática 3W4 = 1215 J 4-1.Enfriamiento isocórico 6

4.3 PRIMERA LEY EN SISTEMAS CERRADOS Y PROCESOS NO CÍCLICOS De Ec1 tenemos

(Q  W )  0 

¿Recuerda Ud. que la integral cíclica de una propiedad termodinámica es cero? Entonces, la diferencia entre calor y trabajo (δQ -δW) debe corresponder a una propiedad Termodinámica, llamada energía total del sistema.

(Q  W )  dE
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ENERGIA TOTAL DEL SISTEMA

dE  dEc dEp  dU
Energía cinética:

m(v  v ) dEc  mvdv  Ec  2
2 2 2 1

Energía potencial

dEp  mgdy  Ep  mg( y2  y1 )
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Energía Interna

U  f ( P, T )
La mayoría de los procesos termodinámicos en sistemas cerrados, se considera en reposo y a una altura despreciable con respecto al campo gravitacional terrestre,

Q  W  dU
De ahí que la primera ley también se enuncie con“la energía no se crea ni se destruye solo se transforma”.
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4.3.1 PROCESO ISOBÁRICO

Q  pdV  dU
Q  d ( pV  U )  H  U  pV
(pV + U) corresponde conocida como entalpía a una propiedad

Q  dH
El calor transferido en un proceso isobárico es igual al cambio de entalpía.
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4.3.2 PROCESO ISOTÉRMICO
Para un gas ideal dU = 0 porque depende de T

Q  W
De la definición detrabajo para un gas en proceso isotérmico tenemos

Q  nRT ln(V2 / V1 )
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4.3.3 PROCESO ISOCÓRICO
W= 0 porque depende de v

Q  dU
4.3.4 PROCESO ADIABÁTICO
Q= 0 porque NO hay trasferencia de calor

W  U
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4.4 ENERGIA INTERNA Y ENTALPIA
4.4.1 ENERGIA INTERNA

Suma de todas las formas de energía que tienen las moléculas del sistema. No se podría establecer un valor absolutoen un estado determinado puesto que implicaría conocer el valor de la energía de todas ellas.

U  f ( P, T )
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4.4.2 ENTALPIA Se define en función de la energía interna, de la presión y del volumen del sistema.

H  U  PV
4.4.2 ENERGIA INTERNA Y ENTALPIA EN EQUILIBRIO DE FASE

u  xu g  (1  x)ul h  xhg  (1  x)hl
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4.4 LA ENERGÍA EN LA INDUSTRIA DE LOS ALIMENTOS La...