Primera ley de la termodinamica en sistemas cerrados PDF

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La cantidad total de energía en un sistema aislado (es decir, sin interacción alguna con otros sistemas) se conservará, aunque dicha energía se puede transformar en otros tipos.

Principio de la conservación de la energía

Energía Cinética

Energía Potencial

Unidad III: 1ra Ley de la Termodinámica en sistemas cerrados

Formas de energía de un sistema termodinámico

Energía Interna

Calor y medios de transmisión

La que posee un cuerpo debido a su movimiento, permite que pase de estar en reposo a moverse.

Capacidad que tiene un cuerpo para generar un trabajo como consecuencia de su posición

E. Potencial Gravitatoria [J]

E. Potencial Elástica [J]

Representa la suma de todas las energías de las partículas microscópicas que componen un sistema

Conducción

Calor que se transmite durante el contacto directo de dos cuerpos sólidos a distintas temperaturas.

Convección

Calor que se transmite por el movimiento de moléculas dentro de los fluidos

Radiación

Trabajo de resorte

Trabajo de eje Trabajo

Trabajo de expansión/ compresión

Depende de la masa y velocidad del cuerpo Ec= ½ mv² = [J] Es la que se tiene debido a la gravedad

Es la acumulada en un cuerpo elástico tal como un resorte

Es la suma de la energía potencial interna y la energía cinética interna.

Calor que se transmite mediante ondas electromagnéticas por el hecho de encontrarse a una temperatura.

Es el trabajo requerido para deformar un resorte a una distancia s.

W es trabajo realizado por el resorte, k es la cte de resorte, x la distancia recorrida

Transmisión de energía que se da por un eje rotatorio, donde la torsión aplicada al eje es constante El trabajo de cambio de volumen de un gas es el trabajo necesario para que el gas pase de un volumen inicial Vi a un volumen final Vf

𝑊 = 2𝜋𝑁𝑇 Donde N es el núm de revoluciones, T el torque (fuerza para hacer girar) Si el volumen disminuye, el gas se comprime y es trabajo de compresión; si el volumen aumenta, el gas se expande y es trabajo de expansión

Experimento de Joule

Joule ideó un experimento para demostrar que el calor no era más que una forma de energía, y se podía obtener a partir de la E. mecánica

Unidad III: 1ra Ley de la Termodinámica en sistemas cerrados

Primera ley de la termodinámica

Entalpía (H)

Es una adaptación a la ley de conservación de la energía: “cuando un sistema es sometido a un ciclo termodinámico, el calor cedido por el sistema será igual al trabajo recibido por el mismo”

Es la cantidad de energía que un sistema termodinámico intercambia (absorbe o libera) con su entorno, a presión cte.

Es la cantidad de calor que es necesario suministrar a la unidad de masa de un cuerpo para que su temperatura aumente un grado.

En forma de ecuación: Δ𝑈 = 𝑄 + 𝑊 ΔU es el cambio en la energía interna, Q es el calor neto que se le ha transferido y W es el trabajo neto realizado sobre el sistema

Se define mediante: 𝐻 = 𝑈 + 𝑝𝑉

Para Gases Monoatómicos

Calores específicos

Joule encontró que, para elevar la temperatura de un kg de agua de 14.5 a 15.5ºC (energía de 1000 calorías), la energía potencial de la masa debía disminuir 4180 J

Para Gases Diatómicos

Calor Específico a Volumen Cte cv: Calor Específico a Presión Cte cp:

2 5 2

Calor Específico a Volumen Cte cv: Calor Específico a Presión Cte cp:

𝛾=

𝑅

𝑅

5 𝑅 2 7 2

𝑅

𝑐𝑝 𝑐𝑣

=

5 3

= 1.67

Gas Diatómico

𝛾=

Procesos termodinámicos en sistemas cerrados

3

Gas Monoatómico Relación entre Cp y Cv

P. Isobárico V/T=K

U es la energía interna, p la presión del sistema y V el volumen del mismo

𝑐𝑝 𝑐𝑣

7

= = 1. 4 5

Se rige por la ley de Charles, el proceso es a Presión cte. Al aumentar la temperatura, el volumen también lo hará.

P. Isométrico P/T=K

Se rige por la ley de Gay-Lussac. Si el volumen de un gas permanece constante, su presión absoluta varía directamente proporcional a la temperatura.

P. Isotérmico PV=K

Se rige por la ley de Boyle, el proceso es a temperatura cte. en donde la presión es inversamente proporcional al volumen

P. Adiabático 𝑃𝑉 𝛾 = 𝐾

El sistema no pierde ni gana calor. Todos los cambios en la E. 𝑐𝑝 interna están en forma de trabajo. (𝛾 = )

P. Politrópico

1ra Ley de la Termodinámica en Ciclo

𝑐𝑣...