ley de la

Termodinámica

LIZBEYDI DELGADO RAMIREZ

¿Qué enuncia?...• Es una adaptación para la termodinámica de

la ley de conservación de la energía.

“La energía no se puede crear nidestruir durante un proceso; sólo

puede cambiar de forma”

La primera ley de la termodinámica es simplemente una expresión del principio de la conservación de la energía y afirma que la energía es una propiedad termodinámica.

• La primera y la segunda leyes de la termodinámica surgieron de forma simultánea a partir del año de 1850, principalmente de los trabajos de William Rankine, Rudolph Clausius y lord Kelvin (antes William Thomson).

“Para todos los procesos adiabáticos entre dos estados determinados de un sistema

cerrado, el trabajo neto realizado es el mismo sin importar la

naturaleza del sistema cerrado ni los detalles del proceso”

Brinda una base sólida para estudiar las relaciones entre las diversasformas de interacción de energía. Como son: el calor Q, el trabajo W y la energía

total E.

Calor es una interacción energética entre un

sistema y sus alrededores, a través de las porciones de los limites del sistema

donde no hay transferencia de masa, como

consecuencia de la diferencia de temperatura

entre el sistema y sus alrededores.

Trabajo es una interacción energética entre un sistema y sus

alrededores, a través de aquellas porciones de los limites del sistema en que no hay transferencia de

masa, como consecuencia de un a diferencia en una

propiedad intensiva diferente de la

temperatura entre el sistema y sus alrededores

La energía es una propiedad primitiva. Se define también

como la capacidad de efectuar un trabajo. Considerando que el

trabajo neto es el mismopara todos los procesos

adiabáticos de un sistema cerrado entre dos estados

determinados, el valor del trabajo neto debe depender únicamente de los estados iniciales y finales del sistema y por lo tanto debe corresponder al cambio en una

propiedad del sistema; esta propiedad es la energía total..

• Con el análisis anterior, la energía se expresa como:• El cambio neto (aumento o disminución) de la energía total

del sistema durante un proceso es igual a la diferencia entre la energía total que entra y la energía total que sale del sistema durante el proceso. Es decir,

Balance de energía

Esta relación es más conocida como balance de energía y es aplicable a cualquier tipo de sistema que experimenta cualquier clase de proceso.

Cambio de energía en un sistemaPara determinar el cambio de energía de un sistema durante un proceso se requiere evaluar la energía del sistema al principio y al final del proceso y encontrar su diferencia. Es decir,

Incremento de la energía = Energía en el estado final Energía en el estado inicial

El cambio en la energía total del sistema durante un proceso es la suma de los cambios en sus energías interna, cinética y potencial, lo cual se expresa como:

donde

Cuando se especifican los estados inicial y final, los valores de las energías internas específicas u1 y u2 se determinan directamente de las tablas de propiedades o de las relaciones de propiedades termodinámicas.

• Las relaciones de balance de energía (o la primera ley) expresadas anteriormente son de naturaleza intuitiva y son fáciles de usar cuando se conocen las magnitudes y las direcciones de las transferencias de calor y trabajo.

• Sin embargo, al efectuar un estudio analítico general o resolver un problema relacionado con una interacción desconocida de calor o trabajo, es necesario suponer una dirección para estas interacciones.

Balance de energía para Sistemas cerrados

• En tales casos, es común usar la convención de signos de la termodinámica clásica y suponer el calor que se transferirá al sistema (entrada de calor) en la cantidad Q, así como el trabajo que realizará el sistema (salida de trabajo) en la cantidad W, para después resolver el problema. La relación del balance de energía en este caso para un sistema cerrado es:

• donde Q =Qneto,entrada =Qentrada -Qsalida es la entrada neta de calor y

W =Wneto,salida =Wsalida -Wentrada es la salida neta de trabajo. Obtener una cantidad negativa para Q o W significa simplemente que la dirección supuesta para esa cantidad es errónea y debe invertirse.