VARIABLES TERMODINAMICAS EN CONTROL DE PROCESOS

VARIABLES TERMODINAMICAS EN CONTROL DE PROCESOS

Conceptos importantes
A. Sistema - aquella parte o porción del universo bajo estudio.
B. Frontera - separa el sistema de los alrededores o del ambiente.
C. Ambiente o alrededores - el resto del universo
D. Sistema aislado - aquel sistema donde no exista intercambio de masa, ni de calor entre el sistema y el ambiente a través de la frontera.E. Sistema cerrado - hay intercambio de calor (o energía), pero no de masa.
F. Sistema abierto - hay intercambio de masa y de calor (o energía).
G. Estado - la condición de un sistema que se describe por un conjunto de propiedades macroscópicas necesarias para definirlo completamente (P, T, n [moles], estado físico) i. e. (1 mol de bióxido de carbono, V = 2 L, t = 40°C, P = 4 atmosferas).
H.Función de estado (o variable de estado) - son las propiedades de un sistema que dependen únicamente del estado inicial y final de un sistema (y no de la historia anterior del sistema). En cambio en esa función de estado, X, esta dado por ΔX = X2 - X1
I. Trabajo (w) - Es uno de los métodos de transferir energía de un sistema a través de la frontera. Se define como el producto de la fuerza por ladistancia de desplazamiento

F x d =W .

1. Unidades = N x m = J (newton por metro = julios que son las unidades de energía en el sistema internacional [SI]).
2. Convención - Si es sistema hace trabajo sobre el ambiente el trabajo es negativo. Si el ambiente hace trabajo sobre el sistema, el trabajo es positivo.

J. Calor (q) - es el otro método detransferir energía de un sistema a través de la frontera.
1. Unidades - J, (anteriormente era calorías; 4.184 J = 1 caloría).
2. Convención - si el calor fluye del sistema hacia el ambiente el calor es negativo, pero si fluye del ambiente al sistema, el calor es positivo.

Ambienteq > 0




K. Energía Interna (E o U) - Corresponde a la energía total que tiene el sistema como consecuencia de la energía cinética de sus átomos, iones o moléculas, además de la energía potencial que resulta de la fuerzas de interacción entre las partículas, es una función de estado).
El valor absoluto o real de la energía interna de cualquier sistema no seconoce ni se puede medir, lo que se mide es el cambio de energía:

ΔU = Uf - Ui.

Ley Cero
Dos sistemas aislados A y B, que son puestos en contacto térmico acaban estando en equilibrio térmico. Si A esta en equilibrio térmico con B y B esta en equilibrio térmico con C, A y C están en equilibrio térmico.

Primera Ley

Ley de Conservacion de Energia - Establece que la energía se puede convertirde una forma a otra (o ser transferida), pero no se puede crear ni destruir. La energía del universo es constante.
La energía puede ser transferida en forma de trabajo (W), (método de transferencia de energía de un sistema mecánico a otro) o en forma de calor (q) , (debido a cambios en temperatura).
La representación matemática es:

ΔU =q +w =Uf - Ui

ΔU sistema + Δ U ambiente= 0Segunda Ley

En un proceso espontaneo la entropía del Universo (o entropía total) aumenta.
En equilibrio (o en proceso reversible) la entropía se mantiene constante.

Entropia
Los procesos espontáneos de la naturaleza tienen cierta dirección natural que es completamente inexplicable a base de la primera ley de termodinámica. Además algunos proceso no parecen seguir el criterio de alcanzar unmínimo de energía potencial. La segunda ley de termodinámica identifica un factor que explica procesos espontáneos. Este factor es una nueva función de estado que provee un criterio general para identificar el estado de equilibrio y la dirección de la espontaneidad. Se le conoce como ENTROPIA.
La ENTROPIA: Se define como una medida de desorden molecular de un sistema, una medida de la probabilidad...