tema ii primera ley de la termodinamica 1

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

“FRANCISCO DE MIRANDA” COMPLEJO ACADÉMICO "EL SABINO"
PROGRAMA DE INGENIERÍA PESQUERA AREA DE TECNOLOGÍA
UNIDAD CURRICULAR: TERMODINÁMICA APLICADA

II Tema
Primera ley de la termodinámica

Elaborado por:
Ing. Isaac Hernández

Primera ley de la Termodinámica
La primera ley no es otra cosa que el principio de conservación de la energía aplicado a
un sistema demuchísimas partículas. A cada estado del sistema le corresponde una
energía interna U. Cuando el sistema pasa del estado A al estado B, su energía interna
cambia en

U=UB-UA
Supongamos que el sistema está en el estado A y realiza un trabajo W, expandiéndose.
Dicho trabajo mecánico da lugar a un cambio (disminución) de la energía interna de
sistema

U=-W
También podemos cambiar el estado del sistemaponiéndolo en contacto térmico con
otro sistema a diferente temperatura. Si fluye una cantidad de calor Q del segundo al
primero, aumenta su energía interna en

U=Q
Si el sistema experimenta una transformación cíclica, el cambio en la energía interna es
cero, ya que se parte del estado A y se regresa al mismo estado, U=0. Sin embargo,
durante el ciclo el sistema ha efectuado un trabajo, que ha deser proporcionado por
los alrededores en forma de transferencia de calor, para preservar el principio de
conservación de la energía, W=Q.
Si la transformación no es cíclica U 0
Si no se realiza trabajo mecánico U=Q
Si el sistema está aislado térmicamente U=-W
Si el sistema realiza trabajo, U disminuye
Si se realiza trabajo sobre el sistema, U aumenta
Si el sistema absorbe calor al ponerlo encontacto térmico con un foco a
temperatura superior, U aumenta.
Si el sistema cede calor al ponerlo en contacto térmico con un foco a una
temperatura inferior, U disminuye.
Todos estos casos, los podemos resumir en una única ecuación que describe la
conservación de la energía del sistema.
U=Q-W

Trabajo:
El trabajo es hecho por un sistema sobre sus alrededores si el único efecto sobre
cualquier cosaexterna al sistema es la elevación de su peso.
“Trabajo: transferencia de energía
En forma ordenada y/o macroscópica”

Trabajo en los procesos termodinámicos.
Para un gas contenido en un envase cilíndrico ajustado con un émbolo móvil, como se
muestra en la figura 13.4, si el gas está en equilibrio térmico ocupa un volumen V y
produce una presión constante P sobre las paredes del cilindro y sobreel émbolo, de
área A. La fuerza ejercida por la presión del gas sobre el émbolo es F = PA. Si el gas se
expande desde el volumen V hasta el volumen V+dV lo suficientemente lento, el
sistema permanecerá en equilibrio termodinámico.
Por efecto de la expansión, el émbolo de desplazará verticalmente hacia arriba una
distancia dy, y el trabajo realizado por el gas sobre el émbolo, será:
dW = F dy = PAdy

Como Ady es el aumento de volumen dV del gas, se puede escribir el trabajo realizado
como:

dW = PdV
Si el gas se expande, entonces dV es positivo y el trabajo realizado por el gas es
positivo, por el contrario, si el gas se comprime, dV es negativo y el trabajo realizado

por el gas es negativo, en este caso se interpreta como el trabajo realizado sobre el
sistema. Si no cambia el volumen, nose realiza trabajo
Para obtener el trabajo total realizado por el gas cuando la variación de presión hace
cambiar el volumen desde un valor Vi hasta un valor Vf, se debe integrar la ecuación
anterior, de la forma:

Para evaluar esta integral, se debe saber cómo varía la presión durante el proceso.

Casos:
a) Para un proceso isométrico ( Volumen constante)
No hay variación de volumen, por lotanto
el trabajo es cero.

W=0

b) Para un proceso isobárico ( Presión constante)

Hay variación del volumen a una presión constante.
integrando la formula queda:
W=p(vB-vA)

c) Para un proceso isotérmico (Temperatura constante)
La curva p=cte/V que representa la transformación en un diagrama p-Ves una
hipérbola cuyas asíntotas son los ejes coordenados.

d) Para un proceso politrópico
La relación...