TERMODINAMICA

TODOS LOS DAS ESTAMOS RODEADOS DE FENMENOS TERMODINAMICOS .CUANTOS VECES HABRS DICHO QUE CALOR TENGO O DEJA QUE SE ENFRIE LA SOPA SIN DARTE CUENTA DE QUE ESTABAS HABLANDO DE PURA TERMODINAMICA ?

TERMODINMICAPARTE DE LA FSICA QUE ESTUDA LA ENERGA Y SU TRANSFORMACIN Y LAS PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS QUE LA INVOLUCRAN .

1 LEY DE LA TERMODINMICA Tambin conocida como principiodeconservacin de la energa . Fue propuesta porNicolas Lonard Sadi Carnot.La energa no se crea ni se destruye , solo se transforma en el curso de los fenmenos .Para hacer un trabajo debe gastarse una cantidad equivalente de otra energa .Un aumento de energa de un sistema requiere una correspondiente disminucin en el contenido de energa de algn otro sistema .

RESOLVER UN SISTEMA TERMODINMICO LIBERA 120 J A SU VECINDAD Y SOBRE EL SE REALIZA UN TRABAJO DE 280 J .DETERMINE LA ENERGIA INTERNA FINAL DEL SISTEMA EN J ,SI LA ENERGIA INTERNA INICIAL ES 286,6 J.Sistema HOMOGENEO.-CUANDO ES COMPLETAMENTE UNIFORME , TAL COMO UN GAS O UNA MEZCLA GASEOSA , UN LIQUIDO O UN SOLIDO DONDE SE HAYA DISUELTO ALGUN OTRO CUERPO .Sistema HETEROGENEO.-CUANDO EL SISTEMA NO ES UNIFORME SINO QUE CONSISTE EN DOS O MAS PARTES HOMOGENEAS , QUE SON SEPARADAS UNAS DE OTRAS POR DEFINIDAS SUPERFICIES FISICAS DELIMITATORIAS . DEFINICIONES TERMODINMICAS

DEFINICIONES TERMODINMICASLAS PROPIEDADES FISICAS DE UN SISTEMA SE PUEDEN CONSIDERAR EN DOS GRUPOS :

PROPIEDADES INTENSIVAS: QUE SON CARACTERISTICAS DE CADA SUSTANCIA E INDEPENDIENTES DE SU CANTIDAD COMO LA TEMPERATURA , LA PRESION , LA DENSIDAD , EL INDICE DE REFRACCIN , LA VISCOSIDAD Y LA TENSION SUPERFICIAL .

PROPIEDADES EXTENSIVAS: DEPENDEN DE LA CANTIDAD DE MATERIA DEL SISTEMA , SIENDO EL VOLUMEN EL EJEMPLO MAS SENCILLO .

ESTADO TERMODINAMICO .- O SIMPLEMENTE EL ESTADO DE UN SISTEMA QUEDA DEFINIDO CUANDO SE DAN EL NMERO MNIMO DE PROPIEDADES TERMODINMICAS QUE FIJAN EL SISTEMA.UN PROCESO TERMODINMICO ES UN CAMBIO DE ESTADO LOS PROCESOS MS CONOCIDOS ISOTRMICO : CUANDO EL CAMBIO OCURRE A T CONSTANTE .ISOBRICO CUANDO LA PRESIN SE MANTIENE CONSTANTE W= P.AvISOCRICO O ISOMTRICO : CUANDO EL PARAMETRO V ES CONSTANTE. W=0ADIABTICO CUANDO NO HAY INTERCAMBIO DE CALOR EN EL SISTEMA Y LOS SISTEMAS LIMITANTES , MIENTRAS EL CAMBIO OCURRE. Q=0 AU=-n.Cv.AtREVERSIBLE : SI ESTA CONSTITUIDO DE UNA SERIE DE ESTADOS DE EQUIIBRIO Y SE REALIZA EN UN SOLO SENTIDO donde -w = P.CCLICO : CUANDO EL SISTEMA RETORNA A SU ESTADO INICIAL DESPUES DE REALIZAR UNA SERIE DE CAMBIOS. = 0 de esto resulta que q = -w

DEFINICIONES TERMODINMICAS

Capacidad calorfica y calor especifico CAPACIDAD CALORIFICA CALOR ESPECIFICO Lacapacidad calorficase puede expresar comola cantidad de calor requerida para elevar en 1C, la temperatura de una determinada cantidad de sustancia.Cuanto mayor sea la capacidad calorfica de una sustancia, mayor ser la cantidad de calor entregada a ella para subir su temperaturaEl calor especfico es una propiedad intensiva, no depende de la materia, y es un valor fijo para cada sustancia. As, el agua tiene un valor fijo de calor especfico, el cual debemos entenderlo como la cantidad de calor que puede absorber una sustancia:cuanto mayor sea el calor especfico, mayor cantidad de calor podr absorber esa sustancia sin calentarse significativamente.

CAPACIDAD CALORIFICA MOLAR VOLUMEN CONSTANTE PRESION CONSTANTE La capacidad calorfica molar, se expresa de la siguiente manera:Tenga en cuenta que laCde capacidad Calorfica est en maysculas

Cuando se aade o disminuye calor a un sistema, se produce una variacin de temperatura en el sistema.

Capacidad Calorfica de los gasesPara los gases ideales, si se determina lacapacidad calorfica molarpara un mismo gasa:volumen constantese denomina,CVpresin constantese denomina,CP

La segunda ley dice que "solamente se puede realizar un trabajo mediante el paso del calor de un cuerpo con mayor temperatura a uno que tiene menor temperatura". Enunciado de KelvinPlanckEs imposible construir una mquina trmica que, operando en unciclo, no produzca otro efecto que la absorcin de energa . No existe Maquina Trmica que tenga eficiencia del 100%.Enunciado Clausius Es imposible que una mquina, sin ayuda mecnica externa,transfiera calor de un cuerpo a otro ms caliente.

2 LEY DE LA TERMODINMICA

Esta ley apoya todo su contenido aceptando la existencia de una magnitud fsica llamadaentropa, de tal manera que, para un sistema aislado (que no intercambia materia ni energa con su entorno), la variacin de la entropa siempre debe ser mayor que ceroENTROPIA :MIDE EL DESORDEN MOLECULAR CUANDO UN CUERPO ABSORVE CALOR MANTENIENDO SU TEMPERATURA

Elcalor latentees laenergarequerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, deslidoalquido(calor de fusin) o de lquido a gaseoso (calor de vaporizacin). Es importante saber que cada materia tiene un calor latente distinto; cada sustancia tiene sus propios calores latentes de fusin y vaporizacin.Agua:de fusin: 334kJ/kg (79,7kcal/kg) a 0C;de vaporizacin: 2257kJ/kg (580kcal/kg) a 100C.Amonaco:de fusin: 753kJ/kg (180kcal/kg) a 77,73C;de vaporizacin: 1369kJ/kg (327kcal/kg) a 33,34C.

Cuando me den dato de presin casos especficos Calor latente

LaSegunda Ley de la Termodinmica, estableceel sentidocon que se llevan a cabolos procesos espontneos en el Universo. Por otra parte, la Segunda Ley de la Termodinmica tiene gran aplicacin dentro del campo de laingeniera, para predecir laeficiencia mxima de las mquinas trmicas, tales como lasmquinas de vapor, losmotores de combustinde los automviles, lasturbinas de gas, etc.MAQUINAS TRMICASLas mquinas trmicas,son mquinas que transforman el calor en trabajo. la primera mquina de este tipo fue unaturbina de vapor primitiva(eolpila)que se atribuye aHern de Alejandra(siglo I). Este juguete ingenioso, consista en una caldera de vapor de agua, conectada a una esfera hueca de metal provista de dos tubos acodados, de tal manera que al ser expelido el vapor, la esfera comenzaba a girar.

No fue sino hasta1690, cuandoDenis Papin, desarroll un pistn que se mova dentro de un cilindro impulsado por vapor de agua.El pistn se eleva impulsado por el vapor y posteriormente, al enfriar el cilindro, el vapor se condensa produciendoun vacoque hace que el pistn descienda.

La idea de Papin fue puesta en prctica porThomas Savery en 1698,al patentar laprimera mquina de vaporque encontr un uso considerable en la extraccin de agua de las minas de carbn y en la distribucin de agua para casas habitacin.Su funcionamiento consiste esencialmente en inyectar vapor a un recipiente lleno de agua, hasta vaciar su contenido por un tubo colocado en la parte superior, controlado por una vlvula.Cuando el recipiente se vaca, cesa el suministro de vapor y el vapor remanente se condensa por medio de un chorro de agua fra, lo que provoca un vaco y permite que un tubo inferior, aspire agua del pozo.

La mquina de Savery fue subsecuentemente modificada de diversas maneras, todas ellas destinadas a mejorar la cantidad de agua y la altura a la que sta poda elevarseEn1705 Newcomen y Cawler, mejoraron la operacin del pistn al forzar su cada por la accin de la presin atmosfrica. Al hacerlo realizaba trabajo mecnico sobre una bomba que introduca el agua que se extraa.

La maquina de Newcomen fue superada por las innovaciones deJames Watt en 1770.

Posteriormente, en 1829 George Stephenson adapt la mquina de Watt para hacer girar un eje y adaptarla paramover una locomotora.

La mquina vapor se transform tambin en la mquina habitual parala navegacin marina, logrndose alcanzar presiones de vapor muy altas y velocidades de pistn considerables.EL CICLO DE CARNOT En 1824 un joven ingeniero francs,Sadi Carnot, determin tericamente laeficiencia mximaque poda tener una mquina trmica. El punto de partida fue un modelo demquina ideal, carente por completo de rozamiento y que operara con lamxima eficiencia posible.El ciclo de Carnot se produce cuando un equipo que trabaja absorbiendo una cantidad decalorQ1de la fuente de alta temperatura, cede un calor Q2a la de baja temperatura produciendo untrabajosobre el exterior. Elrendimientoviene definido por

Wtil /QAbsorbido

Motor de combustin interna.

EL CICLO DE CARNOT Se suministra al motor energa en forma de calor a temperatura elevada.La accin del calor permite realizar un trabajo mecnico al motor.El motor cede calor al foco de temperatura inferior.La grfica muestra el ciclo de Carnot realizado por un gas ideal , el calor cedido por el foco caliente es de 1680 J .Determine el trabajo til .Un gas ideal al realizar el ciclo de Carnot reversible absorbe 1000 caloras a 400K.Continuando se expande adiabticamente hasta 300K , donde expulsa una determinada cantidad de calor isotrmicamente.De 300 K regresa finamente por un proceso adiabtico a su estado inicial.Calcular : la entropa para cada uno delos cuatro pasos el calor expulsado a 300 K y el trabajo mximo realizado por el ciclo .Demostrar el porcentaje que T1( La Temperatura baja ) representa de T2( La temperatura mas alta , para una maquina trmica que sigue un ciclo de Carnot cuya eficiencia terica es del 20 %.