Termodinamica

Tema 1

Termodinámica
La termodinámica es la rama de la física que estudia la energía, la transformación entre sus distintas manifestaciones, como el calor, y su capacidad para producir un manifestaciones calor trabajo Es una ciencia macroscópica que se enfoca en propiedades tales como presión, p q p p p , temperatura y volumen Para estudiar la termodinámica no requerimos un modelo molecularespecifico .

La termodinámica se ocupa de la energía y sus transformaciones en los sistemas desde un punto de vista macroscópico

TRABAJO:
W=f xd Trabajo = Fuerza por Distancia

Tipo de Trabajo Trabajo mecánico Trabajo de superficie Trabajo eléctrico Trabajo gravitacional

Expresión fdx

Significado f = Fuerza dx = Distancia recorrida = Tensión superficial dA = Cambio de área

EdQmgdh

E = Diferencia de potencial dQ = Carga eléctrica m   Masa m = Masa g = Aceleración de la gravedad dh = Cambio de altura  P = Presión dV = Cambio de volumen

Trabajo de expansión j p

PdV

PRIMER PRINCIPIO

LA ENERGÍA DEL UNIVERSO SE CONSERVA

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

.
Fuerza

W =∫

X2 X1

Fdx

W=F x

Distancia que sedesplaza el objeto

[N.m=J] [N J]
X1

distancia

X2

Trabajo=área

Trabajo realizado por el hombre

Fuerza aplicada

Energía = Capacidad para realizar un trabajo

PRIMER PRINCIPIO
La energía L í potencial se transforma en energía cinética

LA ENERGÍA DEL UNIVERSO SE CONSERVA
se acelera

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 g

de Fase

cae

1 TRABAJO. CALOR, ENERGÍA. 1.- TRABAJO CALOR ENERGÍA
Unidades

TRABAJO (PV)
1 at.l x 8.314 J/ K mol K.mol = 101.4 J 0.082 at.l/ Kmol

Pext

Pext

w = F x dx
dx

F x = Pext A

Pint

A =V /x
Pint Estado inicialEstado final

Pext = Pint Equilibrio mecánico

Pext > Pint

wembolo = Pext dV

Pext = Pint

wsistema = −Pext dV

TRABAJO ( ) (PV)

Expansión-(Compresión)

Pext

Pext

• Frente a Pext=P2 constante

P
P’

1

dx

2

W

= −

∫

V

2

V

P t dV ext

1

Pint

Pint

W = −P (V2 − V1 ) < 0 2
V’

V
2 etapas

Pext < Pint
Estado Inicial 1

Pext = PintEstado Final 2

W = − [ P '(V '− V1 ) + P (V2 − V ')] 2

TRABAJO ( ) (PV)

Expansión-(Compresión)
• Frente a Pext=P2 constante
1

Pext

Pext

P

Irreversible 2

W

= −

∫

V

2

V

P dV ext

dx

W = −P (V2 − V1 ) < 0 2

1

Pint

Pint

V
∝ etapas • Expansión Reversible

Pext < Pint
Estado Inicial 1

Pext = Pint

P
Estado Final 2

1

W =− PdV = − P dV ext gas V V 1 1 Reversible nRT • Gas Ideal W = −∫ dV 2
V

∫

V

2

∫

V

2

• G I y T=cte

W = −nRT
V
2

V

∫V

dV

W = −nRT Ln

V

1

1 TRABAJO. CALOR, ENERGÍA. 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 Tsistema varía hasta igualar la Talrededores

Unidades : Julio 1 cal = 4.184 J

1 TRABAJO. CALOR, ENERGÍA. 1.- TRABAJO CALOR ENERGÍA
PRIMER PRINCIPIO
T=20ºC T=40ºC

Q
Estado Inicial Estado Final

PRIMER PRINCIPIO

LA ENERGÍA DEL UNIVERSO SE CONSERVA

calor

Trabajo j mecánico

Trabajo j eléctrico

El calor y el trabajo son formas equivalentes de variar la energía de un sistemaJoule g

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

Q

W

1 TRABAJO. CALOR, ENERGÍA. 1.- TRABAJO CALOR ENERGÍA
TRABAJO

Transferencia electrónica SISTEMA BANCO

CALOR

efectivo

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