En el experimento de Joule se encontró el equivalente mecánico

LEYES DE LA TERMODINÁMICA Y SUS APLICACIONES
TEMPERATURA: Magnitud física que determina que tan caliente o frío se encuentra un cuerpo. Exprese 37°C en °F y K
CALOR: Energía transferida entre dos cuerpos en interacción, debido a una diferencia de temperatura. Q = m.c.ΔT
Consulte los tres métodos de transferencia del calor.
CALORÍA: Cantidad de calor que ha de suministrarse a un gramo de agua para elevar su temperatura en 1ºC.
CALOR LATENTE: Cantidad de calor necesario para cambiar el estado de un cuerpo. (Cambio de fase) L = Q / m.
Busque en google: curva de calentamiento del agua (www.educaplus.org)
LEY CERO DE LA TERMODINAMICA: El calor fluye de los cuerpos calientes hacia los cuerpos fríos hasta alcanzar el
equilibrio térmico.
TERMODINÁMICA: Es el estudio del calor y de sus transformaciones en energía mecánica. La palabra termodinámica
proviene de dos términos griegos que significan “movimiento del calor”. La termodinámica se ocupa del estudio del trabajo
mecánico, la presión, la temperatura y de las transformaciones de la energía. Los fundamentos de la termodinámica son la
conservación de la energía y el hecho de que el calor fluye de los cuerpos calientes hacia los cuerpos fríos, y no en el
sentido inverso. La termodinámica es el fundamento de las máquinas térmicas, como turbinas de vapor, refrigeradores, aires
acondicionados y calefacciones.
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA: Cuando un sistema recibe calor, este se transforma en una cantidad igual de
alguna otra forma de energía. (Teorema de la conservación de la energía). Por sistema entendemos cualquier grupo de
átomos, moléculas, partículas u objetos del que deseamos ocuparnos.
Ejemplo: si suministramos energía calórica a una máquina de vapor, a la atmósfera o máquina térmica, estos sistemas
podrían realizar trabajo sobre objetos externos. La energía suministrada puede hacer una de dos cosas, o ambas:
1.
2.
Incrementar la energía interna del sistema si permanece en el sistema o
realizar trabajo externo si sale del sistema.
Q = ΔU + W
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
donde ΔU = Incremento de la energía interna; W = trabajo realizado. Q = calor suministrado
TRABAJO EFECTUADO POR UN GAS
Consideremos como sistema un gas encerrado en un cilindro provisto de un émbolo que se pude desplazar dependiendo de
la presión que el gas ejerza sobre él.
Al suministrarle calor al sistema, las moléculas del gas se agitan con mayor energía cinética. Ésta a su vez provoca un
incremento en la presión sobre el émbolo que se desplaza cierta distancia x. El sistema realiza un trabajo sobre el pistón que
es igual a
W = f . Δx donde
F = P A, luego
W = P A. Δx y el producto A. Δx es el volumen desplazado por el gas:
W = P.ΔV
W = P.(Volf - volo)
ΔX
En un gráfico de presión contra volumen el trabajo realizado por el sistema está representado por el área bajo la curva
Pf
P0
Vo
Vf
LEYES DE LA TERMODINÁMICA Y SUS APLICACIONES
APLICACIONES DE LA PRIMERA LEY
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Proceso Isobárico: Es el que se realiza a presión constante. (ejm: agua hirviendo)
P
Q = ΔU + P ( Vf - Vi)
Vo
El trabajo realizado es diferente de cero.
Vf
Proceso isocoro o isovolumétrico: Es el que se realiza a volumen constante.
En el proceso isocoro no se realiza trabajo; el área bajo la curva es cero.
Ejm: Mezcla de gasolina más aire cuando hacen explosión en el cilindro de un motor; presión y temperatura aumentan y el
Volumen se mantiene constante.
Q = ΔU
Pf
Po
P
V
Q=W
Proceso Isotérmico: Es el que se realiza a temperatura constante. La variación de la energía interna es nula.
Q = W (La energía interna de un gas perfecto depende solamente de la temperatura)
Ejm: Expansión isotérmica de un gas dentro de un cilindro.
V
Proceso adiabático: Es el que se realiza sin que haya intercambio de calor entre el sistema y el ambiente.
El sistema no absorbe ni cede calor,
P
Q = 0 entonces:
0 = ΔU + W
Ejm: Expansión de gases calientes en un motor 4 tiempos
V
Proceso cíclico: Se cumple cuando el sistema por una serie de pasos vuelve a su estado inicial. En este caso la energía
interna no varía. U 1 = U2 y Q = W el calor recibido por el sistema se convierte en trabajo o viceversa.
Ejemplo: funcionamiento de los refrigeradores, las calefacciones, aire acondicionado.
LEY DE LOS GASES IDEALES
Las variables de estado: volumen, presión y temperatura pueden experimentar cambios simultáneos, lo cual se expresa
mediante la ley de los gases ideales.
P . V = N.R.T
P: PRESION
N: NUMERO DE MOLES DEL GAS
V = VOLUMEN
T: TEMPERATURA
R: CONSTANTE UNIVERSAL DE LOS GASES = 8,314 J/mol . k