TERMODINÁMICA. La TERMODINÁMICA estudia la energía y sus transformaciones

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José Palma Cruz
hace 7 años
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1 TERMODINÁMICA La TERMODINÁMICA estudia la energía y sus transformaciones

2 SISTEMA Y AMBIENTE Denominamos SISTEMA a una porción del espacio que aislamos de su entorno para simplificar su estudio y denominamos AMBIENTE a todo lo que no está incluido en el sistema, pero puede interactuar con él.

3 ESTUDIO MACROSCÓPICOY MICROSCÓPICO DE UN SISTEMA Macroscópico implica descubrir su comportamiento a partir de magnitudes observables( presión, volumen, temperatura, masa, etc.) Microscópico implica analizar qué sucede a nivel de átomos y moléculas que lo forman.

4 CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS SISTEMA ABIERTO: ES AQUEL QUE INTERCAMBIA MATERIA Y ENERGÍA SISTEMA CERRADO: ES AQUEL QUE INTERCAMBIA ENERGÍA PERO NO INTERCAMBIA MATERIA CON EL AMBIENTE SISTEMA AISLADO: ES AQUEL QUE NO INTERCAMBIA NI MATERIA NI ENERGÍA CON EL AMBIENTE

5 ESTADO DE EQUILIBRIO Y PROCESOS Denominamos ESTADO DE EQUILIBRIO DE UN SISTEMA al conjunto de todas las propiedades macroscópicas asociadas al sistema Denominamos PROCESO al cambio de estado de un sistema, desde un estado inicial de equilibrio hasta que alcanza otro estado final de equilibrio

6 El sistema más sencillo de estudiar es el formado por una masa fija de un gas (sistema cerrado) en el que no se producen reacciones químicas Los estados de estos sistemas se pueden describir utilizando tres variables termodinámicas macroscópicas, Presión, P, Volumen, V y Temperatura, T. La ecuación de estado más sencilla es la que denominamos Ley del gas ideal: Cuando un gas pasa de un estado inicial al final independientemente del proceso por el cual lo haga, podemos igualar:

7 LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA Si dos objetos está en equilibrio térmico respecto a un tercer objeto, entonces los dos primeros están en equilibrio térmico entre sí.

8 TEMPERATURA Es una propiedad de los sistemas que se mide con un termómetro. Recordamos que sistema es toda porción del espacio que vamos a estudiar. Para medir la temperatura existen varios ejemplos de termómetros, pero todos ellos están basados en alguna propiedad que varía proporcionalmente al cambiar la temperatura y encontramos diferentes escalas termométricas. La escala Celsius creada por Anders Celsius en 1742 que se representa como C, el cual eligió dos puntos fijos : La temperatura de ebullición del agua igual a 100 C y la temperatura de fusión del hielo igual a 0 C. La escala Kelvin unidad del sistema internacional de unidades de la temperatura, fue creada por Lord Kelvin en 1848 que se representa como K cuya escala se obtiene de asignarle al valor 273 C que es la menor temperatura en la escala Celsius el valor 0 K. Por lo tanto podemos realizar la siguiente comparación de escalas: Para pasar un valor de temperatura de C a K, se le suma 273 y para pasar de K a C se le resta 273. Si representamos con t las temperaturas en la escala Celsius y con T las temperaturas en la escala Kelvin, la ecuación para convertir un valor de C a K es: t ( C) +273 = T (K) Y la ecuación para convertir un valor de temperatura de K a C, es: T (K) 273 = t ( C)

9 Existe otra escala denominada Fahrenheit creada en 1714 por Gabriel Daniel Fahrenheit que tiene uso en algunos países como E.E.U.U e Inglaterra. Para comparar la escala Celsius con la escala Fahrenheit debemos conocer las siguientes equivalencias: Temperatura ebullición del agua: 100 C = 212 F Temperatura fusión del hielo: 0 C = 32 F Un grado Celsius es igual a de grado Fahrenheit y se puede deducir que las ecuaciones que nos permiten convertir valores de temperatura de una escala en otra son las siguientes: Para convertir temperatura en grados Celsius a Fahrenheit utilizamos la siguiente ecuación: 9/5 (t( C) + 32 )= T( F) Para convertir temperaturas de grados Fahrenheit a Celsius utilizamos esta ecuación: (t( F) - 32 ) 5/9= t( C)

10 ENERGÍA INTERNA ( ΔE ) Denominamos ENERGÍA INTERNA de un cuerpo a la suma de las energías de todas las moléculas que lo componen

11 CALOR (Q) Calor es energía en tránsito entre dos objetos o sistemas debido a una diferencia de temperatura entre ellos

12 Se puede comprobar experimentalmente que la expresión que muestra el calor requerido para producir un cambio de temperatura es: Q = Ce. m. ΔT Esto significa que: si ΔT aumenta, el calor fluye hacia el sistema Q 0 Absorbe energía si ΔT disminuye, el calor fluye hacia fuera del sistema Q 0 Libera Calor

13 PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA El cambio producido en la energía interna de un sistema es igual al flujo de calor que llega a dicho sistema más el trabajo realizado sobre el sistema: ΔE = Q + W Cantida d Definición Signo + Signo - Q Flujo de calor que entra al sistema Entra al sistema Sale del sistema W Trabajo realizado sobre el sistema El entorno realiza trabajo positivo sobre el sistema. El sistema se comprime El entorno realiza trabajo negativo sobre el sistema El sistema se expande ΔU Cambio en la energía interna La energía interna se incrementa La energía interna disminuye

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