primera ley de la termodinamica.pptx

7/25/2019 Primera ley de la termodinamica.pptx

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TERMODINMICALa termodinmica es el estudio de las relaciones de energa que involucran cmecnico # otros as$ectos de energa # trans%erencia de calor&

'N (I(TEMA TERMODINAMICO&) 'n sistema eun entorno cerrado en el que $uede tener lu

trans%erencia de calor& *+or e"em$lo el gas l$aredes # el cilindro de un motor de autom,Tra!a"o reali.ado so!re el gas o

tra!a"o reali.ado $or el gas


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ENER/0A INTERNA DEL(I(TEMA

La energa interna U de un sistema es eltotal de todos los ti$os de energa que$oseen las $artculas que con%orman elsistema&

+or lo general la energa internaconsiste de la suma de lasenergas $otencial # cin1tica delas mol1culas de gas quereali.an tra!a"o&


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DO( 2ORMA( DE A'MENTAR LAENER/0A INTERNA '&

CALOR 3'E (E+ONE EN 'N

(I(TEMA

*+ositivo-

4'

TRA5A6OREALI7ADO(O5RE 'N

/A(


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TRA5A6OREALI7ADO +OR EL

/A( ENE8+AN(I9N: ; es

$ositivo

TRA5A6OREALI7ADO +OR EL

/A( ENE8+AN(I9N: ; es

$ositivo

)'Disminu

#e

)'Disminu

#e

DO( 2ORMA( DE RED'CIRLAENER/0A INTERNA '&

CALOR (ALE DEL (I(TEMA3 es negativo

3out

caliente

;out;out

caliente


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E(TADOTERMODINMICO

El E(TADO de un sistematermodinmico se determinamediante cuatro %actores:

+resi,n a!soluta +en$ascales

Tem$eraturaTen !icos N>mero de molesn del gas que reali.a

tra!a"o


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+ROCE(OTERMODINMICO

Aumento en energa interna

'&

Estadoinicial:

+?=? T? n?

Estado@nal:

+= T n

Entrada decalor

3in

;out

Tra!a"o $or el

gas


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El $roceso inversoDisminuci,n de energa interna'&

Estadoinicial:

+?=? T? n?

Estado@nal:

+= T n

Tra!a"o so!re elgas

+1rdida de

calor

3out

;in


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LA +RIMERA LEB DE LATERMODINMICA:

La entrada neta de calor en unsistema es igual al cam!io enenerga interna del sistema ms eltra!a"o reali.ado +ORel sistema&

3 ' 4 ; = (@nal )

inicial- +or el contrario el tra!a"o reali.ado(O5REun sistema es igual al cam!ioen energa interna ms la $1rdida decalor en el $roceso&


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CON=ENCIONE( DE(I/NO( +ARA LA

+RIMERA LEBENTRADA de calor 3 es$ositiva

3 ' 4 ; = (@nal )

inicial-

(ALIDA de calor esnegativa

Tra!a"o +OR un gas es$ositivo

Tra!a"o (O5RE un gas es

negativo

43in

4;

+'

);in

)3out

'


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A+LICACI9N DE LA +RIMERALEB DE LA TERMODINMICA

E"em$lo ?: En la @gura elgas a!sor!e FF 6de calor# al mismo tiem$o reali.a?F 6de tra!a"o so!re el$ist,n& GCul es el cam!ioen energa interna del

sistemaH

Q = U + W

A$lique $rimerale#:

3inFF 6

;out?F6


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E"em$lo ? *Cont&-: A$lique la$rimera le#

U = +280 J

Qin400 J

Wout=120 J

' 3 ) ; *4FF 6- ) *4?F 6-

4F 6

; es $ositivo: 4?F 6 *tra!a"o(ALE-

3 ' 4 ;

' 3 ) ;

3 es $ositivo: 4FF 6 *calor

ENTRA-


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E"em$lo ? *Cont&-: A$lique l$rimera le#

U = +280 J

Los 400 Jde energa

trmica de entrada se usan

para realizar 120 Jdetraa!o e"terno#aumentala

energa interna del sistema

en 280 J

Qin400 J

Wout=120 J

El aumento enenerga internaes:

La energa se conserva:


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C'ATRO +ROCE(O(TERMODINMICO(:

+roceso isoc,rico: = F ; F

+roceso iso!rico: + F

+roceso isot1rmico: T F ' F

+roceso adia!tico: 3 F

+roceso isoc,rico: = F ; F

+roceso iso!rico: + F

+roceso isot1rmico: T F ' F

+roceso adia!tico: 3 F

Q = U + W


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E6EM+LO I(OC9RICO:

La entradade caloraumenta +

con =

FF 6de entrada decalor aumentan laenerga interna en FF

6# se reali.a tra!a"o

5

A

+

=? =

+?

+A +5

TA T5

FF 6

No Ja# cam!io envolumen:


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Q =

U +

W pero

W = *

+ROCE(O I(O5RICO:+RE(I9N CON(TANTE + F

+U %U

3IN 3O'T

ENTRADA DE CALOR ;out4 A'MENTO EN ENER/0AINTERNA

(alida

de

tra!a"o

Entrade

tra!

(ALIDA DE CALOR ;out4 DI(MIN'CI9N EN ENER/0AINTERNA


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E6EM+LO I(O5RICO *+resi,nconstante-:

La entradade caloraumenta Vcon P

constante

FF 6de calor reali.an?F 6 de tra!a"o #aumentan la energainterna en F 6&

FF 6

5A

+

=? =

=A

=5

TA T5


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TRA5A6O I(O5RICO

FF 6

Tra!a"o rea !a"o la curva +=

5A

+

=? =

=A =5TA T5

+A +5

Trabajo = P V


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+ROCE(O I(OTKRMICO:TEM+ERAT'RA CON(TANTE T F

F

ENTRADA NETA DE CALOR = SALIDA DETRABAJO

3 ' 4 ; # 3 ;

'

F

' F

3O'T

Entra d

tra!

(alida

detra!a"o

3IN

ENTRADA DE TRABAJO = SALIDA NETA DECALOR

K


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E6EM+LO I(OTKRMICO *Tconstante-:

PAVA =

PBVB

Lenta com$resi,n atem$eraturaconstante: )) No

Ja# cam!io en '&

U = TF

5

AP

A

V2

V1

+5

9 K *


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E8+AN(I9N I(OTKRMICA *Tconstante-:

El gas a!sor!e FF 6 deenerga mientras so!re 1lse reali.an FF 6 de tra!a"o&

T = U F

U= T= 0

5

APA

VA

VB

+5

PA

VA

= PB

V

TA = TB

Tra!a"oisot1rmico

lnVW nRT V

=


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Q = U + W ; W = -U or U = -

+ROCE(O ADIA5TICO:NO AB INTERCAM5IO DE CALOR 3

F

)raa!o realizado , -(.), de energa intern'),, de traa!o ,U3'), energa intern

(aletra!a"o

Entratra!a

o

U +UQ

F

W = -U U = -W


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E6EM+LO ADIA5TICO:

+aredesaisladas: Q =

0

5

A

PA

V1 V2

PB

El gas en e$ansi,nreali.a tra!a"o concero $1rdida decalor& Tra!a"o )'


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E8+AN(I9N ADIA5TICA:

(e reali.an FF 6 deTRA5A6O lo queDI(MIN'BE la energainterna en FF 6: elintercam!io neto de calores CERO& Q = 0

Q = 0

B

AP

A

VA

VB

PBPAVA PBV

TA TB

A A B P V P V

=


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CA+ACIDAD CALOR02ICAMOLARTRATAMIENTO OPCIONAL

La ca$acidad calor@ca molar Cse decomo al calor $or unidad de mol $orgrado Celsius&

Com$rue!e con suinstructor si se requiereeste tratamiento msam$lio de los $rocesostermodinmicos&

0


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CA+ACIDAD CALOR02ICAE(+EC02ICARecuerda la defnc!n de

ca"acdad cal#r$fca e%"ec$fca c#

el cal#r "#r undad de &a%a 'ue %ere'uere "ara ca&(ar la)e&"era)ura*

+or e"em$lo co!re: c F 6PQg


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CA+ACIDAD CALOR02ICAE(+EC02ICA MOLAR

El +l, e% una &e-#r re.erenca "ara/a%e% 'ue el +0l#/ra, P#r )an)# laca"acdad cal#r$fca e%"ec$fca lar %edefne c#

+or e"em$lo un volumen constante deogeno requiere ?&? 6$ara elevar latem$eratura de un mol en un gradoQelvin&

C =Q

n T

CA+ACIDAD( CALOR02ICA


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CA+ACIDAD( CALOR02ICAE(+EC02ICA A =OL'MEN

CON(TANTEGCunto calor se requiere

$ara elevar la tem$eraturade moles de Ode FoC a?FFoCH

Q= 2 mol521/1 J6mol 759 7 % 29 75

Q= nCv T

Q= +4220 J

CA+ACIDAD CALOR02ICA


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CA+ACIDAD CALOR02ICAE(+EC02ICA A =OL'MEN

CON(TANTE *Cont&-+uesto que el volumen no

cam!ia no se reali.atra!a"o& Todos los F 6vana aumentar la energainterna U&

Q= U = nCv T= 4220 J

U = nCv T

+or tanto U se determinmediante el camio de

temperatura : el calor

espec;ico a


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CA+ACIDAD CALOR02ICAE(+EC02ICA A +RE(I9N CON(T

Aca!a de ver que senecesita!an F 6de calor avolumen constante& (u$ongaque tam!i1n quiere reali.ar?FFF 6de tra!a"o a $resi,nconstante

Q = U + W

Q = 4220 J + 10006

Q =220 JC$Cv

Igual

CA+ACIDAD CALOR02ICA


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CA+ACIDAD CALOR02ICA*Cont&-

C"4 C5+ara $resi,n constanteQ = U + W

nC"T = nCvT + P V

U = n-


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REC'ERDE +ARA C'AL3'IER+ROCE(O 3'E IN=OL'CRA 'N /

IDEAL:

PV = nRT

U = nCv TQ = U + W

PAVA PBVB

TA TB


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+ro!lema e"em$lo:

A5: se calienta a = constante a FF Un gas diat?mico a 00 7 : 1 atmse comprime adia@ticamente# lo $ue disminu:

su


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+5

Q = 0

+5 & atmo Q+a

PAVA= PBV

A

BPB

VB ?VB

?atm

FF


50/52

T5

Q = 0

TB ?F


51/52

# =A cm ENC'ENTRE ;

Q = 0

7 = 8 U = 8 nCVT # CV=?&? "Pm

A

B&

atm?atm

FF


52/52

=A cm ENC'ENTRE ;

B

&atm

?atm

F

?F

8 cm CD

PV

RT

n = *?F?FF +a-* ?F)Um-

*&? 6Pmol

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