Termodinamica

Termodinámica
* Calor y Trabajo
* Función de la energía interna
* Primera ley de la termodinámica
* Procesos termodinámicos
1. Isobáricos
2. Adiabáticos
3. isométrico
4. isotérmicos
* Segunda ley de la termodinámica

CALOR Y TRABAJO
Calor y trabajo son ambos formas de energía en tránsito de unos cuerpos o sistemas a otros, deben estar relacionadas entre sí.La energía mecánica puesta en juego era controlada en el experimento de Joule haciendo caer unas pesas cuya energía potencial inicial podía calcularse fácilmente de modo que el trabajo W, como variación de la energía mecánica, vendría dado por:
W = DEp = m · g · h
Siendo m la masa de las pesas, h la altura desde la que caen y g la aceleración de la gravedad.
Por su parte, el calor liberadopor la agitación del agua que producían las aspas en movimiento daba lugar a un aumento de la temperatura del calorímetro y la aplicación de la ecuación calorimétrica:
Q = m c (Tf - Ti)
Permitía determinar el valor de Q y compararlo con el de W.
Tras una serie de experiencias en las que mejoró progresivamente sus resultados, llegó a encontrar que el trabajo realizado sobre el sistema y el calorliberado en el calorímetro guardaban siempre una relación constante y aproximadamente igual a 4,2. Es decir, por cada 4,2 joules de trabajo realizado se le comunicaba al calorímetro una cantidad de calor igual a una caloría. Ese valor denominado equivalente mecánico del calor se conoce hoy con más precisión y es considerado como 4,184 joules/calorías.

De acuerdo con el principio de conservaciónde la energía, el trabajo mecánico se convierte íntegramente en calor:
W = Q
Siendo en este caso W = m g h y Q = m' c(Tf - Ti).
Igualando ambas expresiones y despejando Tf se tiene:
m g h = m' c (Tf - Ti)

Y sustituyendo resulta finalmente:

Es decir:
tf (ºC) = 288 - 273 = 15 ºC

Función de la energía interna
La energía interna es una función de estado, es decir, una función de lasvariables termodinámicas que son necesarias para definir el estado del sistema. Para un sistema homogéneo, de composición constante, la energía interna puede tomarse como una función de sólo dos cualesquiera de las variables termodinámicas.
Por ejemplo si tomamos U = f ( T,V), para una transformación infinitesimal, o sea cuando los estados inicial y final están infinitamente próximos, la variaciónde energía interna será una diferencial exacta ya que es la diferencial de una función real. Matemáticamente se podría escribir entonces:

Como la energía interna de un sistema depende evidentemente de la cantidad de sustancia contenida en el sistema, será una propiedad extensiva, como ya se ha definido. Cualquier variación de la masa del sistema provocará una variación de su
energía interna.Por el mismo motivo, el incremento de energía interna ΔU para un proceso, depende de la cantidad de sustancia contenida en el sistema que sufre la transformación.
PRIMRA LEY DE LA TERMODINAMICA
También conocido como principio de conservación de la energía para la termodinámica, establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna delsistema cambiará. Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor como la energía necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajo y energía interna. Fue propuesta por Antoine Lavoisier.
La primera ley de la termodinámica establece que, cuando se añade calor Q a un sistema mientras éste efectúa trabajo W, la energía interna U cambia en una cantidadigual a Q – W.
La primera ley de termodinámica es la misma ley del principio de conservación de la energía, la cual exige que para todo sistema termodinámico se cumpla:
∆U = Q-W
Siendo ∆U la energía interna del sistema.
PROCESOS TERMODINAMICOS
Proceso isobárico.
Es un proceso termodinámico en el cual la presión permanece constante, en este proceso, como la presión se mantiene...