04 OyC 1era Ley Termodinamica 2014-II

7/23/2019 04 OyC 1era Ley Termodinamica 2014-II

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Termodinmica


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Termodinmica

Es la parte de la fsica que estudia la

energa y las propiedades relacionadasde la materia, especialmente en lo que sereere a las leyes de la transformacindel calor a otras formas de energa y

viceversa.


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Sustancia de trabajo

Un fluido en el cual la energa puede ser almacenada

y al cual se le puede quitar.

MCI

Aire+gasolina

Turbina

Vapor

Aire

Compresor


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El sistema termodinmico

Sistema

Medio

ambiente

Frontera

Real oimaginariaFija o mvil

Cualquier regin de espacio que uno deseeestudiar


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Sistema cerradoQ

WSistem

am

m


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Sistema abierto

mi

ms

mSistem

a

Q

W

Volumen deontrol


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Sistema aislado

Vapor

Agua

Paredes adiabticas(material aislante

QQ

W

W

m

m


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Sistema adiabtico

Paredes adiabticas(material aislante

miA

msA

mi!ms!

Q

W

Q


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Propiedades termodinmicas

Extensivas !ependen de la masa "#$.

%ntensivas &o dependen de la masa "P' T$

"

V# V$

"T T

!on las caractersticas descriptivas de unsistema


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Propiedades termodinmicas

Presin

Aire

Medibles

S

Entropa

No medibles


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Presi(n

d

F

A

"

) bar * )+5 Pa * ),'- PS% ) gf/cm2" ) atm 01+ mm de 2g

%nidades&

A

F

Area

FuerzaP

4

d

FP

2

APF


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Estado

P # $%

Pa& # '%C

3onjunto de valores que tienen las

propiedades en un instante dado.


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Equilibrio termodinmico

Equilibrio

mecnico

P * cte

Equilibrio

t4rmicoT * cte

Equilibrio

qumico3omposici(n

no vara

Equilibriotermodinmi

co


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3urvas en un diagrama P5#

"

V)* )$ )' )+ ) )-

P*

P$

P'

P+

P

&

&+

&'

&$

&*

sobricas

som/tricas

sot/rmicas

0rea # P.)

0rea # &raba1o (2


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Proceso termodinmico

3uando una ( ms propiedades de un sistemacambian' se dice que 6a sufrido un proceso.

#

$

P

)

(P*, &*, )*

(P$, &$, )$

Estad

oEstado


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3lases de procesos

a$ Proceso reversible Un sistema pasa de un estado inicial a otro final yviceversa7 esto en forma natural' pasando por los mismos estadosintermedios.

b$ Proceso irreversible Un sistema pasa de un estado inicial a otrofinal' sin poder restablecer sus condiciones iniciales.

)

#

$

P

(P*, &*, )*

(P$, &$, )$

Estad

oEstado

(a

#

$

P

)

Estad

oEstado

'Estado

(b


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Energa interna "U$

Es la energa interna total de un cuerpo' esdecir' la suma de las energas molecularescin4tica y potencial.

(

% )*T, T!m" #


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Primera ley de la termodinmica

8El calor entregado a un sistema es igual al trabajo que reali9a elgas mas la variaci(n de su energa interna:

Q ) W + %

d

Q

m

m

Q

W

%#

m

%$

3Es la presinconstante4


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;egla de signos

!istema

W-,

W+,

Q+, Q-,


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Problemas).5 < un gas ideal se le transfiere )++ = en

forma de calor' al expandirse reali9a un

trabajo de 1- = y su energa interna varia en

>+ =' determine la cantidad de calor liberado

en este proceso.


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>.5 Una maquina t4rmica que reali9a )+

ciclos por segundo tiene una producci(n de,?+ = con un rendimiento del @+A entonces

el calor que se cede en cada ciclo es

@.5 Un gas que se encuentra dentro de un

recipiente' al ser calentado reali9a un

trabajo de )+++ =. si la cantidad de calor

entregado al sistema es de 0>+ caloras ysu energa interna inicial es de B++ =.

!etermine la energa interna final.


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,.5 En la vapori9aci(n de ) gr. de agua a )++ C3

se reali9a un trabajo de ,++ caloras. !etermine elcambio producido en la energa interna.

-.5 Una lmpara que consume -, D essumergida en un calormetro transparente que

contiene 1-+ cm@de agua. Si durante @ minutos

el agua se calienta en @', C3. !etermine qu4

porcentaje de la energa consumida por lalmpara se emite por el calormetro en forma de

energa radiante


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1.5 El conductor de un montacargas de @

toneladas de masa que va cuesta abajo por

una montaa ve un ro en el fondo por el

cual debe detenerse. Su rapide9 en el

momento de aplicar los frenos era de )-m/s y esta verticalmente a >+ metros por

encima del fondo de la montaa. F3uanta

energa en forma de calor deben disipar losfrenos si se desprecian los efectos del

viento y otros efectos de ro9amientoG


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Ecuaci(n de estado de un gas ideal

P

)

(P*, &*, )*

(P$, &$, )$

#

a $

b

cP # Presin absoluta

) # )olumen

& # &emperaturaabsoluta

5 # Constanteparticular

del gas

CteT

VP

T

VP

2

22

1

11==


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Problema?.5 Si @ m@de un gas' en condiciones

normales' se somete a una presi(n de ,

atm y la temperatura se eleva a @? C3 F3ulser el nuevo volumen del gasG

)+.5 Un tanque de almacenamiento contiene

@>.0 g de nitr(geno gaseoso a una presi(nabsoluta de @.? atm. F3ul ser la presi(n

si el nitr(geno se substituye por una masa

igual de 3H>

G


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)-.5 Si 0+ lt de oxigeno a )? C3 y a una

presi(n absoluta de >') atm se comprimen

6asta obtener ,?.? lt y' al mismo tiempo' la

temperatura se eleva a -+ C3. F3ul ser la

nueva presi(nG


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Ecuaciones para gases ideales

a$ Ecuacin de estado de un $as ideal%

P) # m5&

P # presin absoluta

) # volumen ocupado por el

gas

& # temperatura absoluta

m # masa del gas

5 # constante particular de

gas


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Ecuaciones para gases ideales

b& Ecuacin uni'ersal de los $ases ideales%

P) # n5&

P # presin absoluta

) # volumen ocupado por el gas

& # temperatura absoluta

n # numero de moles # m675 # constante universal de los gases #75

(mol

)*2+,

(mol

cal-,+.

(mol

latm/,2+/0

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