UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
LABORATORIO DE: Fisicoquímica I
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: Reversibilidad termodinámica.
PRELABORATORIO No. 2
POSTLABORATORIO No.
NOMBRE DEL ALUMNO: Aguilar Costilla Francisca Johana.
FECHA: 8/septiembre/2015 DÍA: Lunes HORA: 11-13 hrs.
MAESTRO DE LA PRÁCTICA: Martínez Partida Maribel Emilia.
CALIFICACIÓN:__________
OBJETIVO:
Comprobar los procesos reversibles e irreversibles y demostrar el concepto de
reversibilidad termodinámica empleando un sistema de fuerzas generadas en una
balanza analítica.
GUÍA DE ESTUDIOS:
1. Defina el concepto de fuerza:
Una fuerza es una interacción entre dos cuerpos o entre un cuerpo y su
ambiente, es toda acción que es capaz de cambiar el estado de reposo o
movimiento de un objeto. Es una magnitud vectorial.
2. ¿Cómo se logra el equilibrio mecánico en un sistema donde actúan varias
fuerzas?
Que la fuerza resultante sea igual a cero, es decir que la suma vectorial de
las fuerzas que actúen sobre un sistema se anulen.
3. Escriba la ecuación que define el trabajo termodinámico.
El trabajo termodinámico se define en función del valor de la fuerza de
oposición 𝐹0 al sistema y la distancia del desplazamiento generado d.
𝒘𝒕 =𝑭𝟎 d𝐜𝐨𝐬 𝛉
θ =Ángulo formado entre la fuerza de oposición y la dirección del
desplazamiento.
4. Defina trabajo producido y trabajo destruido en el entorno, ¿con qué signo
aritmético identifica a cada uno?
El trabajo producido, es el trabajo que ha fluido hacia el entorno, se lleva
a cabo cuando se eleva la masa (la altura es positiva) por lo tanto el trabajo
producido es una cantidad algebraica con signo positivo (+) la fuerza en el
sistema es mayor a la fuerza en el entorno, es por eso que la masa en el
entorno se eleva.
El trabajo destruido, es aquel que fluye desde el entorno, es negativo (-)
debido a que la fuerza en el sistema es menor y por lo tanto en el entorno la
masa desciende.
5. ¿En general, cual es el orden de magnitud de un incremento o delta de
fuerza ∆F y cual el orden de magnitud de un diferencial de fuerza dF?
∆F nos da como resultado una fuerza muy grande pero finita y dF nos da
como resultado una cantidad infinitesimalmente pequeña.
6. ¿Qué es un proceso reversible y cuáles son sus características?
Un proceso reversible es cuando la fuerza resultante es una cantidad
infinitesimalmente pequeña, del orden de un diferencial. Las características
son: velocidades cercanas a cero y tiempos infinitamente grandes.
 No hay fricción.
 Nunca se sale del equilibrio más que de una manera diferencial.
 Recorre una sucesión de estados de equilibrio.
 Las fuerzas impulsoras que ocasionan el desequilibrio tienen una
magnitud diferencial.
 Se puede invertir este proceso en cualquier punto mediante un
cambio diferencial en las condiciones externas
 Cuando se invierte vuelve a trazar su trayectoria original y restaura
el estado inicial del sistema y de sus alrededores.
En un proceso reversible la cantidad de trabajo obtenida es máxima.
7. ¿Qué es un proceso irreversible y cuáles son sus características?
Es el proceso que se realiza cuando la fuerza resultante es muy grande
pero finita, las principales características son velocidades grandes y
tiempos de realización cortos.
En un trabajo irreversible la cantidad de trabajo obtenida es pequeña.
8. Explique porque las condiciones de equilibrio son parecidas a las
condiciones reversibles.
Para alcanzar el equilibrio es necesario que la fuerza resultante sea igual a
cero, es decir que al sumar las fuerzas vectorialmente estas se anulen y en
un proceso reversible la fuerza resultante tiene que ser muy cercana a cero,
es por eso que las condiciones son muy parecidas.
9. Explique ¿Por qué la fricción es un factor que causa que un proceso sea
irreversible?
Porque la fricción es una fuerza que se opone al movimiento y al estar
presente en un proceso y realizar la suma vectorial esta no se anulara y por
lo tanto la fuerza resultante será muy grande.
10. ¿Cuál es la diferencia entre un ciclo reversible y uno irreversible?
En un ciclo reversible el sistema y el entorno regresan a sus condiciones
iníciales y solamente se llevan a cabo procesos reversibles, en cambio en
un ciclo irreversible solamente el sistema regresa a sus condiciones
iníciales pero el entorno no, en el ciclo irreversible por lo menos hay un
procesos reversible.
11. ¿En general, cómo se obtiene el trabajo y el calor en un ciclo?
Para obtener el trabajo en un ciclo, basta con sumar las cantidades de
trabajo producidas en cada etapa de un ciclo.
Para obtener el calor en un ciclo, se deben sumar las cantidades de calor
transferidas en cada una de las etapas del ciclo.
METODOLOGÍA:
INICIO
Colocar una masa de 30 g en el
platillo izquierdo de la balanza.
1
Medir la distancia del desplazamiento en la
escala inferior donde se desplaza el fiel de la
balanza, del cero a la última línea de la escala.
El lado izquierdo
corresponde al sistema
d=
2
Colocar en el platillo derecho una
masa de 30 g.
Parte 1. Destrucción de trabajo.
El platillo derecho corresponde a ll
entorno.
3
Soltar el freno de la balanza y comprobar
que la aguja se encuentre en el cero.
4
Agregar una pesa de 20 mg al
platillo derecho.
5
Soltar el freno de la balanza y medir el tiempo en
que el fiel se desplaza de 0 a la última línea de la
escala. Regresar al reposo con el freno.
t=
6
¿Se han registrado 3
t iguales?
Si
7
No
7
Quitar la pesa anteriormente colocada.
7
Repetir los pasos del 5 al 7 pero con una pesa de 30 mg, después
una de 50 mg, luego una de 100 mg y por último la de 200 mg.
8
Dejar el freno y quitar todas las pesas del platillo derecho.
9
Colocar en el platillo derecho las pesas: una de 20 g, una de 5 g, una
de 3 g, una de 1 g, una de 500 mg, una de 200 mg, dos de 100 mg, una
de 50 mg, una de 30 mg y una de 20 mg.
10
PARTE 2. Producción
de trabajo
Soltar el freno de la balanza y comprobar que la aguja este en 0.
11
Quitar una pesa de 20 mg del platillo derecho.
12
Soltar el freno de la balanza y medir el tiempo en que el fiel se
desplaza de 0 a la última línea de la escala.
t=
13
No
¿Se han obtenido 3 t
iguales?
si
Repetir los pasos 12 y 13 quitando ahora otra pesa de 30 mg, después
una de 50 mg, luego la de 100 mg y por ultimo otra de 100 mg.
14
Dejar puesto el freno y quitar todas las pesas.
15
Fin.