termodinamica

TERMODINAMICA 1
Primera Ley de la Termodinamica.
Aplicada a Sistemas Cerrados
Prof. Carlos G. Villamar Linares
Ingeniero Mecánico
MSc. Matemáticas Aplicada a la Ingeniería

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Prof. Carlos G. Villamar L. TERMODINAMICA 1. ING
MECANICA. ULA

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA
APLICADA A SISTEMAS CERRADOS

CONTENIDO
Primera Ley de la Termodinámica para Sistemas Cerrados.
Primera leyde la termodinámica para ciclos, primera ley de la termodinámica para sistemas cerrados.
Energía interna y entalpía, aplicación de la primera ley para procesos isobáricos, calor especifico a volumen
y a presión constante para sustancias puras.
Energía interna, entalpía y calores específicos para gases ideales.

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ING MECANICA. ULA

PRIMERALEY DE LA TERMODINAMICA
APLICADA A SISTEMAS CERRADOS
La primera ley establece un balance de energía para un sistema determinado que permite definir que:

“LA ENERGÍA NO SE CREA NI DESTRUYE, SOLAMENTE SE
TRANSFORMA”
Está basada en evidencias experimentales que no han podido ser desvirtuadas, por lo que debe
considerarse como una prueba suficiente.

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PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA
APLICADA A SISTEMAS CERRADOS

PRIMERA LEY PARA CICLOS
Joule realizo el siguiente experimento para plantear la ecuación de primera ley de la
Termodinámica para un ciclo.
Sea un ciclo formado por dos procesos como se muestra en la figura.

Termómetro

Agitador
Agitador

δQ

GAS

W

Se introduce trabajo de agitaciónprovocado por el
movimiento del peso, sin que exista Transferencia
de Calor el trabajo puede calcularse como:
W12 = F dz = m g (Z2 – Z1)
El trabajo calculado constituye el cambio de
energía potencial del bloque.
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AGUA

Luego se quita el aislamiento y se introduce el
sistema en un baño de agua de manera que el calor
fluyahacia el agua
Mediante el termómetro se censa la variación de la
temperatura del agua y por lo tanto puede
calcularse el calor que ella absorbe como:
Q12 = magua CP agua ∆T

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA
APLICADA A SISTEMAS CERRADOS
Se puede introducir diferentes cantidades de trabajo y por lo tanto rechazar diferentes cantidades
de calor pero siempre ambas cantidades resultan iguales.Si Calor y Trabajo se expresan en las mismas unidades se puede establecer una ecuación que
establece que el Calor neto y el Trabajo neto transferido en un ciclo son iguales.

Esto se conoce como la Primera Ley de la Termodinámica para ciclos.

δQ =
∫

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δW
∫

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA
APLICADA A SISTEMASCERRADOS

PRIMERA LEY PARA PROCESOS
Sean dos ciclos formados cada uno como se muestra en la figura.

P
2
A
B
C
1
V
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PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA
APLICADA A SISTEMAS CERRADOS
Para ambos se ciclos se cumple la 1° Ley de la Termodinámica entonces, para cada uno se
tiene
P
2

∫ δQ +
1A

1

∫ δQ =
2B

2∫ δW +
1A

1

2

∫ δW

Restando el ciclo AC del
ciclo AB

2B

1
2
1
2

−  ∫ δQ + ∫ δQ = ∫ δW + ∫ δW 
2C
1A
2C
1A

1

1

1

2C

2B

B
C

1

2B

2C

∫ δQ − ∫ δQ = ∫ δW − ∫ δW

1

Agrupando los términos para cada proceso
tenemos
1

1

1

2B

2B

2C

V

1

2C

∫ δQ − ∫ δW = ∫ δQ − ∫ δW
1

1

2B

o lo que es lo mismo
7A

2C

∫ (δQ −δW) = ∫ (δQ − δW)

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PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA
APLICADA A SISTEMAS CERRADOS
Esto implica que el termino δQ - δW no depende de la trayectoria por lo tanto es la diferencia de
una función puntual o lo que es lo mismo constituye la variación de una propiedad.
Esa propiedad se denomina la Energía de un...