Tema 1: Ecuación de estado y primera ley de la termodinamicaB089

Física: Fluidos y termodinámica

Unidad 3: Termodinámica

Unidad 3: Termodinámica

ecuación de estado

Variables de estado

Multiple Choice

¿Cuál ecuación de estado hemos utilizado en este curso?

• Ecuación de Van der Waals.

• Ecuación de estado de los gases ideales.

• Ecuación de Peng-Robinson.

• Ecuación de Clausius.

Unidad 3: Termodinámica

ecuación de estado

​Una ecuación de estado más sencilla aunque no muy precisa es:

​Ecuación de estado de los gases ideales

Multiple Choice

Cuando un gas contenido en un recipiente varía su temperatura, presión y volumen, ¿Cuál expresión utilizamos para estudiar su variación de estado?

• $$\frac{P_1}{T_1}=\frac{P_2}{T_2}$$

• $$P_1V_1=P_2V_2$$

• $$\frac{P_1V_1}{T_1}=\frac{P_2V_2}{T_2}$$

• $$\frac{P_1}{n_1}=\frac{P_2}{n_2}$$

Unidad 3: Termodinámica

ecuación de estado

Ecuación de Van der Waals

Unidad 3: Termodinámica

Graficas PV

Unidad 3: Termodinámica

Capacidad calorífica

Multiple Choice

¿Cuánto es el calor sensible de 5 moles de agua a 10°C para aumentar su temperatura a 90°C?

• 25150 J

• 167440 J

• 30160 J

• 60320 J

Multiple Choice

Indicar si la aseveración es verdadera o falsa.

"La ley cero de la termodinámica indica que dos o más sistemas están en equilibrio térmico cuando tienen la misma temperatura".

• Verdadero

• Falso.

Unidad 3: Termodinámica

Primera ley de la termodinámica

​Sistema termodinámico: es un conjunto de objetos que conviene considerar como una unidad y que podría intercambiar energía con el entorno.

Los cambios de estado del sistema termodinámico se denominan procesos termodinámicos.

Unidad 3: Termodinámica

Primera ley de la termodinámica

​Signos del calor y trabajo:

üQ>0à calor hacia el sistema

üQ<0à calor hacia fuera del sistema

üW>0à trabajo realizado por el sistema contra el entorno. Energía que sale del sistema

üW<0à trabajo realizado por el entorno sobre el sistema. Energía que entra al sistema.

Unidad 3: Termodinámica

Primera ley de la termodinámica

Trabajo realizado al cambiar volumen

Unidad 3: Termodinámica

Primera ley de la termodinámica

Trabajo realizado al cambiar volumen

Multiple Choice

¿Cuándo el trabajo es positivo?

• Cuando el entorno realiza trabajo sobre el sistema.

• Cuando el entorno no realiza trabajo.

• Cuando el sistema realiza trabajo.

• Cuando el sistema no cambia de estado.

Multiple Choice

¿Cuándo el calor es negativo?

• Cuando sale calor del sistema.

• Cuando el sistema no cambia de estado.

• Cuando entra calor al sistema.

• Cuando el entorno no realiza trabajo.

Unidad 3: Termodinámica

Primera ley de la termodinámica

Energía interna

​Energía interna à suma energía cinética y potencial de interacción de cada partícula que conforma la materia.

Notación: U energía interna
Cuando un sistema pasa de un estado inicial 1 a un estado final 2, llamamos cambios de estado del sistema o proceso termodinámico. La energía interna varía al cambiar de estado:

Unidad 3: Termodinámica

Primera ley de la termodinámica

à Si W=0 y agregamos calor, entonces

à Si Q=0 y el sistema efectúa trabajo W, entonces sale energía y W>0, por lo tanto disminuye la energía interna

à Si el calor y trabajo es distinto de cero, entonces el cambio total de energía interna

Unidad 3: Termodinámica

Primera ley de la termodinámica

Procesos cíclicos y sistemas aislados

Proceso cíclico à estado inicial y final iguales

∆U=0

Q=W

Sistema aislado à que no realiza trabajo sobre su entorno ni intercambia calor con él.

W=Q=0

∆U=0→U₂=U₁

Cambios infinitesimales de estado

dU=dQ-dW

dW=pdV

dU=dQ-pdV

Unidad 3: Termodinámica

Ejemplo

Un gas de comportamiento ideal sufre una expansión isotérmica (a temperatura constante) a una temperatura T, durante la cual su volumen cambia de V₁ a V₂ ¿Cuánto trabajo efectúa el gas?

Unidad 3: Termodinámica

Ejemplo

Un gramo de agua se convierte en 1671 cm³ de vapor cuando se hierve a presión constante de 1 atm. El calor de vaporización a esta presión es 2.256 x 10⁶ J/kg. Calcule el trabajo efectuado por el agua al evaporarse y su aumento de energía interna.