TERMODINÁMICA Primer principio de la termodinámica "La Energía no se crea...

TERMODINÁMICA
Primer principio de la termodinámica "La Energía no se crea ni se destruye, solo se transforma en una u otra
forma de
energía"
"Equivalente térmico del trabajo" A= 1Kcal / 427Kgm = 0.00234 Kcal/Kgm
Aplicación del 1er principio:
Aplicado a un Sistema Cerrado, que realiza un CICLO (Transformación cerrada). Los parámetros finales
(Presión, volumen y temperatura) deben coincidir con los parámetros iniciales, osea, con los mismos valores.
Sabemos que durante los ciclos hay intercambio de calor y de trabajo mecánico, por lo quede debe haber una
transformación completa de una energía en otra, si las energías no se transformaran íntegramente, provocarían
una variación de los parámetros finales.
Calor = Trabajo Q(Kcal) = A [Kcal/Kgm] · L[Kgm]
Q = L Q = A · L [Kcal] => Q − A · L = 0 [Kcal]
Aplicado a un Sistema cerrado que realiza una TRANSFORMACIÓN (Transformación Abierta). Los
parámetros finales e iniciales son distintos, por lo tanto se debe utilizar una cierta cantidad de energía para
provocar la variación, esta se denomina "Energía interna" "U" [Kcal].
En algunos casos el sistema consume energía interna y en otros la entrega al medio exterior. Por lo general se
habla de ðU.
Q − A · L = ðU [Kcal]
Propiedades de la energía interna
*Las variaciones de U dependen de las variaciones de temperatura que sufra el sistema". Las variaciones de
Presión y Volumen no influyen.
*La variación de U no depende del camino o del recorrido de la transformación, solo depende de los
parámetros final e inicial.
Función de Entalpía: se usa para resolver cálculos de calor y trabajo mecánico. Se define como: La suma entre
la energía interna de para un estado cualquiera de un gas, mas el producto de la presión y el volumen para ese
mismo estado del gas
I=U+A·P·V
Calentamiento de un gas perfecto a Volumen Cte.
Dentro de un recipiente rígido e indeformable que no permite la dilatación del gas. La cantidad de calor
intercambiada es igual a la variacion de energia interna
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Q = M · Cvm · ðT = ðU (Cvm: Calor especifico a volumen cte.)
Calentamiento de un gas perfecto a Presión Cte.
Dentro de un sistema que permite la libre dilatación del gas o su contracción. La cantidad de calor
intercambiada es igual a la variación de Entalpía del gas
Q = M · Cpm · ðT = ðI (Cpm: Calor especifico a Presión cte.)
Transformaciones de los Gases Perfectos:
Transformaciones a volumen Cte. ISOCORAS
Transformaciones a Presión Cte. ISOBARICAS
Transformaciones a Temperatura Cte. ISOTERMICAS
ISOCORAS
Se desarrolla dentro de un recipiente rígido e indeformable(Garrafa, tubo de GNC, lata de aerosol)
• Compresión: La Presión aumenta al aumentar la temperatura cdo el gas recibe calor P1/P2 = T1/T2 Si P
aumenta T aumenta
A1) Trabajo de intercambio(Lsc): V1 = V2 => L = 0 (no hay Lsc en esta transformación)
A2) Calentamiento de un Gas perfecto a Vol. Cte. Q = M · Cvm · ðT
A3) Aplicación del 1er Principio: Q = A · L = ðU
• Expansión: La Presión disminuye al disminuir la temperatura cdo el gas se enfría P1/P2 = T1/T2 Si P
disminuye T disminuye
B2) Trabajo de intercambio(Lsc): es 0 porque V1 = V2
B3) Calor extraído de un gas a Vol. Cte. Q = M · Cvm · ðT = ðU
B4) Aplicación del 1er Principio: Q = A · L = ðU (Resultado negativo)
ISOBARICAS
Se desarrolla dentro de un sistema que permite la libre dilatación del gas o su contracción (Embolo dentro de
un cilindro)
• Compresión: Cuando el gas recibe trabajo disminuyendo de volumen y al mismo tiempo se debe enfriar
para mantener la Presión Cte.
A1) Variación de parámetros: V1/V2 = T1/T2 si el volumen disminuye, la temperatura tb. Disminuye
A2) Trabajo Sistema Cerrado (Lsc): Lsc = P · (V2 − V1)
A3) Calor intercambiado: calentamiento o enfriamiento de un gas a P cte. Q = M · Cpm · ðT = ðI (Resultado
2
negativo)
A4) Aplicación del 1er Principio: Q − A · L = ðU
Q => Negativo, se extrae Calor
A · L => Negativo, Se recibe trabajo de compresión
ðU => El gas se enfría y disminuye su temperatura y su energía interna
• Expansión: El gas recibe calor aumentando su temperatura, entonces se dilata y entrega un Lsc al medio
exterior.
B1) Variación de parámetros: V1/V2 = T1/T2 si el volumen aumenta, la temperatura también aumenta
B2) Trabajo Sistema Cerrado (Lsc): Lsc = P · (V2 − V1) (Resultado Positivo)
B3) Calor intercambiado: calentamiento o enfriamiento de un gas a P cte. Q = M · Cpm · ðT = ðI (Resultado
Positivo)
B4) Aplicación del 1er Principio: Q − A · L = ðU
Q => Positivo, El Gas recibe Calor
A · L => Negativo, Se entrega trabajo durante la expansión
ðU => El gas recibe calor y aumenta su temperatura
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