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TEMA: TERMODINÁMICA


Equivalente mecánico del calor



Trabajo realizado por un gas ideal


A) PROCESO ISOBÁRICO (P = Cte.)





B) PROCESO ISOTÉRMICO (T = Cte.)





C) PROCESO ISOCÓRICO (V = Cte.)


PRIMERA LEY DE TERMODINÁMICA



a) Proceso Isotérmico.- El gas mantiene su temperatura de manera que U = 0, y así todo el calor seconvierte en trabajo: Q = W
b) Proceso Isocórico.- En este caso, el gas no realiza trabajo: W = 0, y todo el calor sirve para calentar o enfriar el gas: Q = U.
c) Proceso Adiabático.- Dado que aquí: Q = 0  W = -U = Ui – Uf; lo que significa que si el gas efectúa trabajo (expansión), ello lo hace a costa de disminuir su energía interna (U), es decir, enfriándose. Si por el contrario, elgas recibe trabajo (compresión), produce un aumento en la energía interna, es decir el gas se calienta.

MÁQUINAS TÉRMICAS (M.T.)
Toda máquina térmica presenta dos focos de temperatura:
Caldero (TA) y Condensador (Sumidero) (TB)

Eficiencia de una maquina térmica:


SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
La Segunda Ley, aplicada a maquinas térmicas, se puede enunciar así:

1. En una M.T. esimposible que durante un ciclo todo el calor suministrado se convierte íntegramente en trabajo.
2. Es imposible que exista una maquina 100% eficiente.

CICLO DE CARNOT


Esquema Simplificado de una Maquina Térmica





Para una maquina que desarrolla el Ciclo de Carnot, se tiene:






PROBLEMAS PARA LA CLASE

1) Del gráfico mostrado, determinar el trabajo realizado por el gasen el proceso 1  2



2) Del grafico, determine el trabajo realizado por el gas en el proceso 2  1


3) Se muestra un proceso de expansión que cambia de 1 a 2 en el siguiente esquema. Hallar el trabajo producido por el gas.



4) Hallar el trabajo realizado por el gas ideal en el ciclo mostrado.



5) Hallar el trabajo realizado por el gas ideal en el ciclo mostrado.



6)Marcar verdadero (V) o falso (F):
Un proceso isócoro se realiza a volumen constante.
Un proceso isobárico se realiza a presión constante.
En un proceso isócoro, el gas no produce trabajo.

7) Un gas ideal experimenta un proceso a presión constante de 4 x 104Pa desde un volumen inicial de 10–3m3 hasta un volumen final de 5 x 10–3m3. Si el calor transferido es de 310J. halle el valor de laenergía interna del gas en Joules (J) y el trabajo realizado.

8) Un gas encerrado, al recibir 840 calorías, realiza un trabajo de 3000J. ¿Cuál es la variación de su energía interna?

9) En el diagrama (P – V) se muestra el proceso de A hacia B de un gas ideal cuando recibe 300cal. Encuentre el incremente de su energía interna. (1Cal = 4,18J)



10) Para calentar cierta cantidad de gas de 20°Chasta 100°C, se requieren 400cal, siempre que su volumen permanezca constante. ¿Cuánto aumenta su energía interna en el proceso?
11) Un sistema termodinámico evoluciona desde un estado (1), P1 = 10KN/m2, V1 = 2m3; hasta un estado (2); V2 = 8m3, isobáricamente, si recibe una cantidad de calor Q = 100KJ. Hallar el cambio de energía interna del sistema.

12) A la presión de 1atm (105N/m2) y a100°C, 1g de agua ocupa 1cm3 y al vaporizarse ocupa 1671cm3. Halle el trabajo que desarrolla el gramo de agua al vaporizarse

13) Un gas ideal tiene una presión inicial de 5atm y ocupa un volumen de 8m3 y se encuentra a 27°C. ¿Cuál será la presión final de este gas si se aumenta la temperatura a 327°C y el volumen se reduce a 2m3?

14) Un gas a 27°C es calentado y comprimido de tal manera quesu volumen se reduce a la mitad y su presión se triplica. ¿Cuál será la temperatura final en °C?

15) En el proceso mostrado, determine el trabajo realizado por el gas: (proceso ABC).



16) Calcular el trabajo neto que se realiza en el ciclo mostrado.



17) En el problema anterior, si el ciclo mostrado lo realiza una maquina térmica, y además el calor que absorbe en cada ciclo es...