Capitulo 2- Smith y Van Ness PDF

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ES UN MAPA CONCEPTUAL...

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Primera ley y conceptos básicos

Experimentos de Joule

Joule encontró que se necesitaba una cantidad fija de trabajo por unidad de masa de agua por cada grado de aumento en la temperatura provocado por el agitador, y que la temperatura original del agua podía restablecerse por la transferencia de calor a través del simple contacto con un objeto más frío. Así fue como Joule mostró de manera concluyente la existencia de una relación cuantitativa entre el trabajo y el calor y que, en consecuencia, el calor es una forma de energía.

Energía interna

Primera ley de la termodinámica

Surge la pregunta de qué es lo que le sucede a la energía entre el momento en que se añade al agua como trabajo y el momento en que se extrae como calor. La lógica sugiere que esta energía se encuentra contenida en el agua, en otra forma, la cual se define como energía interna. La designación de esta energía como interna la distingue de la energía cinética y potencial que tal vez tenga una sustancia como resultado de su posición o movimiento macroscópicos, y que pueden considerarse como formas externas de energía.

Un planteamiento formal de la ley de la termodinámica es: Aunque la energía tome muchas formas, la cantidad total de energía es constante, y cuando la energía desaparece en una forma, aparece simultáneamente en otras formas. La primera ley se aplica al sistema y sus alrededores, y no únicamente .al sistema. En su forma más básica, la primera ley puede escribirse como

Entalpía

Existen varias propiedades termodinámicas relacionadas con la energía interna que se definen debido a la utilidad que tienen en la aplicación de la termodinámica a los procesos prácticos. la entalpía está definida explícitamente por la expresión matemática:

Estado termodinámico y funciones de estado

Se conocen como funciones de estado cuando dos sustancias se fijan o sus valores se mantienen constantes para una sustancia homogénea pura,4 entonces el estado termodinámico de la sustancia está completamente determinado.

La energía interna de un sistema, al igual que su volumen depende de la cantidad de materia que hay en él; se dice que estas propiedades son extensivas.

Capacidad calorífica

Procesos de flujo continuo en estado estable

Puede definirse como:

Existen dos capacidades caloríficas de uso muy común para fluidos homogéneos; si bien sus nombres contradicen cl hecho, las dos son funciones tic estado, definidas sin ambigüedad en relación con otras funciones de estado: Capacidad calorífica a volumen constante

Capacidad calorífica a presión constante

El sistema se toma como una masa unitaria de fluido, y se considerarán todos los cambios que ocurren en la masa unitaria de fluido a medida que ésta fluye por el aparato. La entalpía puede tomarse como cero para algún otro estado diferente al líquido a 0°C. La elección es arbitraria.

Regla de las fases

Equilibrio

En termodinámica, el término se emplea no sólo para denotar la ausencia de cambio, sino también la ausencia de cualquier tendencia hacia un cambio a escala macroscópica. Así, un sistema en equilibrio es aquel que existe bajo condiciones tales que no haya ninguna tendencia para que se presente un cambio de estado.

Procesos con Vy P constantes

Se emplean letras mayúsculas, como V y U, para representar los valores específicos o molares de las propiedades termodinámicas extensivas. Se añade el superíndice t para denotar las propiedades totales de un sistema: Vt, U’, etc. Una alternativa para un sistema con una masa determinada m o con cierto número de moles n, es multiplicar cada propiedad molar o específica por el símbolo apropiado para indicar de manera explícita la cantidad de sustancia presente en el sistema: mU o nU, mV o nV.

El estado de un fluido puro homogéneo queda determinado cada vez que se dan valores definidos a dos propiedades termodinámicas intensivas. En contraste, cuando dos fases están en equilibrio, el estado del sistema es determinado cuando se especifica una de dichas propiedades.

Una fase es una región homogénea de materia. Un gas o mezcla de gases, un líquido o una solución líquida y un cristal sólido son ejemplos de fases.

El proceso reversible

El desarrollo de la termodinámica se facilita con la introducción de una clase especial de proceso, donde no hay flujo, caracterizado como reversible. Un proceso es reversible su dirección puede invertirse en cualquier punto por un cambio infinitesimal en las condiciones externas....