CALOR:Primera Ley de la TermodinmicaSegunda Ley de la TermodinmicaOBJETIVOSComprender y relacionar el calor especfco en el empleo de diferentes materialesConocer la 1era Ley de la Termodinmica y utilizarla en el anlisis de las mquinas trmicas para producir un trabajo mecnicoComprender el signifcado de la 2 Ley de la TermodinmicaCAPACIDAD TRMICASi un cuerpo recibe una cantidad de calor Q y su temperatura vara en T, la capacidad trmica de este cuerpo est dada por:As, al calcular la capacidad trmica de un cuerpo que experimenta un aumento de 100 cal cuando se incrementa su temperatura en 20C es:CAPACIDAD TRMICAEl calor es una forma de energa, por lo tanto, puede expresarse en Joules, y entonces podemos usar como unidad de la capacidad trmica el J/CSin embargo, el valor de la capacidad trmica vara de un cuerpo a otro. Independientemente de que estn hechos del mismo materialDos cuerpos pueden tener distintas capacidades trmicas, pues sus masas pueden ser diferentesPero se halla que al dividir la capacidad trmica de un cuerpo entre su masa, el resultado es constante para todos los cuerpos del mismo materialDe esta forma se defne una nueva constante dada por C/mCALOR ESPECFICOSi un cuerpo de masa m tiene una capacidad trmica C, el calor especfco c, del material, que constituye el cuerpo est dado por:Por ejemplo, un bloque de plomo cuya masa es m=170g, se sabe que su capacidad trmica es C=5.0cal/C. Entonces, el calor especfco del plomo es:PROPIEDADES DEL CALOR ESPECFICOCuando 2 cuerpos de masas iguales reciben iguales cantidades de calor, el de menor calor especfco tiene un aumento mayor de temperaturaTemperaturaTemperatura MayorMenorcagua=1cal/gC cHierro=0.11cal/gC Igual cantidad de calor y masas igualesEJEMPLOS DE CALOR ESPECFICOSe sabe que el calor especfco de un material puede presentar variaciones en determinadas circunstanciasCuando una sustancia pasa del estado slido al estado lquido (o gaseoso), su calor especfco se alteraEl calor especfco del agua es 1cal/gCEl calor especfco del hielo es 0.55cal/gCEl calor especfco del vapor de agua es 0.50cal/gCCALOR ABSORBIDO POR UN CUERPOAl conjugar las defniciones anteriores de la capacidad trmica y el calor especfco:Podemos expresar Q en funcin del calor especfco c y de la masa m. Llegando al resultado:La cantidad de calor Q, absorbida o liberada por un cuerpo de masa m y calor especfco c, cuando su temperatura vara T, se calcula por la relacin:EJEMPLOConsidere 1kg de agua (c=1cal/gC) y 1kg de mercurio (c=0.033cal/gC). Responda:La capacidad trmica de esta masa de agua, es mayor, menor o igual que la del Hg?Como ambos cuerpos tienen la misma masa y como c=C/m, con C la capacidad trmica, entonces la variacin de c es directamente proporcional a la C de stos. Por lo tanto:La capacidad trmica de esta masa de agua es mayor que la del HgAl suministrar a ambos la misma cantidad de calor, cul sufrir un mayor aumento de temperatura?Como Q=mct, entonces t=Q/(mc) y como la masa y la Q del agua y del Hg es la misma, entonces la variacin en temperatura de stos ser inversamente proporcional a la variacin de c. Por lo tanto:El mercurio experimentar un aumento mayor de temperaturaCONTINA EL EJEMPLOSi el agua y el Hg se encontraran, inicialmente, ambos a la temperatura de 60C, cul ser mejor para calentar los pies de una persona en un da de fro?Como el objetivo es calentar los pies en un da de fro, veamos entonces, que lo importante es la cantidad de calor que el objeto va a ceder a los pies. Entonces el que pierda mayor cantidad de calor ser el mejorSin embargo, como Q=mct, y si consideramos una misma variacin de temperatura, como el Hg tiene una c menor que la del agua, entonces su Q ser menorPor lo tanto, el agua resulta ser el mejor para calentar los pies de una persona en un da de froENERGA INTERNA DE UN SISTEMAGeneralmente, al estudiar un sistema cualquiera, la energa interna del mismo, que representamos por U, no es ms que la energa total que existe en el interior del sistemaCuando un sistema pasa de un estado inicial i a otro estado fnal f, generalmente intercambia energa con su vecindad (absorbe o libera calor, y efecta o recibe trabajo) Por consiguiente, su energa interna sufre variaciones, y pasa de un valor inicial Ui a otro fnal Uf, i.e., la energa interna tiene una variacin: U = Uf - UiHacia la defnicin de la 1era Ley de la TermodinmicaTRABAJO REALIZADO POR UN GAS A PRESIN CONSTANTESi un gas se encuentra contenido y cambia de un volumen inicial Vi a un volumen fnal Vf, suponiendo una presin constante p, entonces el trabajo T que realiza es:T = p(Vf Vi)Esta ecuacin puede emplearse tanto en la compresin, como en la expansin de un gasSi T>0, implica que el sistema realiz un trabajoSi T0 el sistema absorbe calor. Por lo tanto Q deber ser positivoSi el sistema libera calor, su energa tender a aumentar o a disminuir? De manera que en U = Q T, Q deber ser positivo o negativo?1. Si el sistema libera calor, signifca que perdi energa, por lo tanto la energa interna tender a disminuir2. De acuerdo a la 1era Ley de la Termodinmica si Q