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

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)

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

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)

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 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

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