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Equilibrio Térmico Temperatura
Escalas termométricas
¿Por qué afirma que la diferencia de temperatura indica el sentido de intercambio
de calor entre los cuerpos?
Porque cuando la temperatura de los cuerpos es distinta al establecer el contacto
térmico, se produce entre ellos intercambio de calor. El cuerpo con mayor
temperatura da energía al cuerpo con menor temperatura.
Si dos cuerpos tienen la misma temperatura entre ellos no se produce intercambio
de calor.
Escribe el sentido físico que tiene la constante de Botzman
, de modo que un kelvin sea igual a un grado centígrado, conociendo los
valores de para y .
La constante de Botzman relaciona la temperatura en unidades energéticas
con la temperatura T en Kélvines.
¿Cómo variará la velocidad cuadrática media del movimiento de las moléculas si
la temperatura aumenta cuatro veces?
Si la temperatura aumenta cuatro veces, aumenta considerablemente la
velocidad cuadrática media, ya que más elevada la temperatura, mas rápido se
mueven las moléculas
¿Cómo se logra el valor numérico de la constante universal de los gases ideales?
El producto de la constante de Botzman “K” por la constante de Avogadro Se
llama Constante Universal de los Gases y se designa por .
Escriba las ecuaciones fundamentales del contenido estudiado (energía – cinética
– presión – velocidad cuadrática media…
Presión
Energía
Numero de moléculas
Velocidad cuadrática media
Problemas
1. ¿Cuál será la energía cinética media de las moléculas del Argón si la
temperatura del gas es de
Datos Conversión Ecuación y Solución
2. Las bombas de vacío modernas permiten disminuir la presión hasta
¿Cuántas moléculas de gas hay en a
esa presión si la temperatura es de ?
Datos Conversión
Ecuación y Solución
Energía cinética media
Distancia
Velocidad media
Velocidad moléculas de gas
¿En qué porcentaje aumenta la velocidad cuadrática media de las moléculas de
agua que hay en nuestra sangre si la temperatura aumenta de ?
Datos
Ecuación Solución
Asignación
1. Describa las condiciones previas para obtener la ecuación de estado del
gas perfecto.
Dependencia de la presión del gas respecto a la concentración de las
moléculas y de la temperatura.
Relación de tres parámetros macroscópicos P, V, T que caracterizan el
estado de la masa dada.
2. Explique cómo puede determinarse la ecuación de Clapeyrón a partir de la
ecuación de Mendelelev. Escriba su procedimiento
Se sustituye en la ecuación
el producto por la constante
universal de los gases R, se obtiene la ecuación de estado de una masa
cualquiera del gas perfecto.
En esta ecuación la única magnitud que depende del genero de gas en su masa
molar. En esta ecuación de estado se infiere la relación entre presión, volumen y
temperatura del gas perfecto en dos estados cualesquiera.
Los segundos miembros de esta ecuación son iguales por consiguiente, también
deben de ser iguales los primeros miembros
Esta ecuación se llama “Ecuación de Clapeyrón” y es una de las formas en que se
escribe la ecuación de estado.
La ecuación de estado es de forma
fue obtenida por primera vez por
el eminente científico ruso D.I Mendelelev Clapeyron.
3. Explique las condiciones cuantitativas y gráficamente de un proceso a
temperatura constante. Escríbalo
Las dependencias cuantitativas entre dos parámetros de un gas, cuando el valor
del tercer parámetro se fija se denominan leyes de los gases.
Proceso isotérmico: el proceso de transformación del estado de un sistema
termodinámico a temperatura constante.
p 0 v
4. Escribe las condiciones necesarias y suficientes en un proceso a presión
constante cuantitativo y gráficamente.
Proceso isobárico: El proceso de transformación del estado de un sistema
termodinámico a presión constante.
5. El proceso isovolumetrico ¿Cómo se expresa cualitativamente?
Proceso isocoro: El proceso de transformación de un sistema termodinámico a
volumen constante.
Proceso isobárico
Proceso isocoro
Aplicación de los distintos procesos
La velocidad cuadrática media de la molécula de un gas que se encuentra a
de temperatura es de . Determinar la masa de la molécula.
Datos
Ecuación Solución
Ley Expresión Matemáticas Variables Tipo de relación
Ecuación del gas
ideal
son variables
independientes
Ley del gas ideal
Directa e inversa
Ley de Boyle Inversa: P sube y V baja
Ley de Gay Lussac
Directa: T sube y V
sube
Ley de Charles
Directa: T sube y P
sube
Determina los procesos que se reflejan en el diagrama PV
AB = Es Isobárico
A B BC = Es isotérmico
CD = Es Isobárico
C DA = Es Isotérmico
D
Analizar las variaciones de V, P, T en el diagrama PV, indique además
el proceso que ocurre.
A AB = Es Isotermico
BC = Es Isobárico
CA = Es Isocoro
C B
Diagrama VT y PT
Ejercicios
La altura del pico Lenin de las montañas del Pamir es de . La presión
atmosférica a esta altura es de . Determinar la densidad del aire en la
cima del pico a , si su densidad en las condiciones normales es de
Despeje de Formula
Datos
Ecuación Solución
.
Determinar la temperatura del gas que se encuentra en un recipiente cerrado, si la
presión de dicho gas aumenta en un 0,4% de la presión inicial al calentarse 1° K
Datos
Ecuación Solución
¿A que es igual el volumen de un mol de gas de gas perfecto en condiciones
normales?
Datos Ecuación
Solución
La densidad de cierta sustancia gaseosa es de
a la temperatura de y a
la presión atmosférica normal. Hallar la masa molar de dicha sustancia.
Datos Ecuación Solución
En una botella de de capacidad hay un gas a de presión y
de temperatura ¿Qué volumen ocuparía este gas en condiciones normales
?
Datos
Ecuación Solución
Un gas ha sido comprimido por vía isotérmica desde el volumen hasta el
volumen . El aumento de la presión ha sido ¿Cuál era la
presión inicial ?
Datos
Ecuación Solución
Forma a
Forma b
Expresar la velocidad cuadrática media de las moléculas por medio de la
constante universal de los gases y de la masa molar.
Datos y ecuación Solución
En la fig. 38 se da la grafica del cambio de estado de un gas perfecto en
coordenadas V, T. Representar este proceso en graficas de coordenadas p, V y p,
T.
Grafica V.T
V 2
1 3
0 T
Grafica p, V
p 3
1 2 0 V
Grafica p, T
P 3
1 2 0 T
T → Aumenta Proceso 1,2 = v → Aumenta P → Constante v → Disminuye Proceso 2,3 = T → Constante P → Constante V → Constante Proceso 3,1 = T → Disminuye P → Disminuye
En una botella hay un gas a de temperatura ¿Cuántas veces menor se hará
la presión de dicho gas si el 40% de él se deja salir de la botella y, al mismo
tiempo, la temperatura desciende a ?
Datos
Ecuación Solución
Primera ley de termodinámica
P
W
0
P
0
Proceso isotérmico Proceso isocorico
Proceso adiabático
EJEMPLO:
Una masa de nitrógeno evoluciona en el ciclo de la figura siendo su presión en el
punto A y su volumen suponga que el gas se comportó como
ideal. Calcule la P, V y T en los puntos B, C y calcule el trabajo realizado por el
gas al comprimirse en el punto B, C
P
a) Presión, volumen y temperatura en B,C
b) Calor entregado o cedido por el sistema en las
evoluciones.
c) Trabajo realizado por o contra el sistema en las
mismas evoluciones.
d) Variaciones de energía interna
A 500 0,002 800
B 250 800
C 250 0,002 400
Calcular trabajo y variación de energía
Trabajo Variación de energía
1. Un gas que se halla a la presión , se expande isobáricamente
realizando un trabajo . ¿Cuánto disminuye el volumen del gas?
Datos
Ecuación Solución
2. A un sistema termodinámico se le transmite una cantidad de calor de .
¿Cómo varia su energía interna si, al mismo tiempo, el sistema realiza un
trabajo de ?
Datos Ecuación Solución
3. La barra de un martillo de picar se mueve a base de aire comprimido. La
masa de aire que hay en el cilindro varia durante la carrera del embolo
desde 0,1 hasta 0,5 g. considerando constantes la presión del aire en el
cilindro y la temperatura . Determinar el trabajo que realiza el gas
durante una carrera del embolo. La masa molar
Datos Ecuación Solución
4. Calcule el aumento de la energía interna de de hidrogeno si su
temperatura se eleva isobáricamente . El calor especifico del hidrogeno
a presión constante es igual a
Datos
Ecuación Solución
5. ¿Qué cantidad de calor es necesaria para elevar en 100 K por vía isocora la
temperatura de 4 kg de helio?
Datos
Ecuación Solución
6. Al expandirse isotérmicamente un gas ha realizado un trabajo de 20 J.
¿Qué cantidad de calor de calor le fue cedida al gas?
Datos Ecuación
Solución
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