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7/23/2019 04 OyC 1era Ley Termodinamica 2014-II
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Termodinmica
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Termodinmica
Es la parte de la fsica que estudia la
energa y las propiedades relacionadasde la materia, especialmente en lo que sereere a las leyes de la transformacindel calor a otras formas de energa y
viceversa.
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Sustancia de trabajo
Un fluido en el cual la energa puede ser almacenada
y al cual se le puede quitar.
MCI
Aire+gasolina
Turbina
Vapor
Aire
Compresor
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El sistema termodinmico
Sistema
Medio
ambiente
Frontera
Real oimaginariaFija o mvil
Cualquier regin de espacio que uno deseeestudiar
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Sistema cerradoQ
WSistem
am
m
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Sistema abierto
mi
ms
mSistem
a
Q
W
Volumen deontrol
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Sistema aislado
Vapor
Agua
Paredes adiabticas(material aislante
W
W
m
m
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Sistema adiabtico
Paredes adiabticas(material aislante
miA
msA
mi!ms!
Q
W
Q
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Propiedades termodinmicas
Extensivas !ependen de la masa "#$.
%ntensivas &o dependen de la masa "P' T$
"
V# V$
"T T
!on las caractersticas descriptivas de unsistema
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Propiedades termodinmicas
Presin
Aire
Medibles
S
Entropa
No medibles
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Presi(n
d
F
A
"
) bar * )+5 Pa * ),'- PS% ) gf/cm2" ) atm 01+ mm de 2g
%nidades&
A
F
Area
FuerzaP
4
d
FP
2
APF
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Estado
P # $%
Pa& # '%C
3onjunto de valores que tienen las
propiedades en un instante dado.
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Equilibrio termodinmico
Equilibrio
mecnico
P * cte
Equilibrio
t4rmicoT * cte
Equilibrio
qumico3omposici(n
no vara
Equilibriotermodinmi
co
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3urvas en un diagrama P5#
"
V)* )$ )' )+ ) )-
P*
P$
P'
P+
P
&
&+
&'
&$
&*
sobricas
som/tricas
sot/rmicas
0rea # P.)
0rea # &raba1o (2
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Proceso termodinmico
3uando una ( ms propiedades de un sistemacambian' se dice que 6a sufrido un proceso.
#
$
P
)
(P*, &*, )*
(P$, &$, )$
Estad
oEstado
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3lases de procesos
a$ Proceso reversible Un sistema pasa de un estado inicial a otro final yviceversa7 esto en forma natural' pasando por los mismos estadosintermedios.
b$ Proceso irreversible Un sistema pasa de un estado inicial a otrofinal' sin poder restablecer sus condiciones iniciales.
)
#
$
P
(P*, &*, )*
(P$, &$, )$
Estad
oEstado
(a
#
$
P
)
Estad
oEstado
'Estado
(b
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Energa interna "U$
Es la energa interna total de un cuerpo' esdecir' la suma de las energas molecularescin4tica y potencial.
(
% )*T, T!m" #
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Primera ley de la termodinmica
8El calor entregado a un sistema es igual al trabajo que reali9a elgas mas la variaci(n de su energa interna:
Q ) W + %
d
Q
m
m
Q
W
%#
m
%$
3Es la presinconstante4
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;egla de signos
!istema
W-,
W+,
Q+, Q-,
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Problemas).5 < un gas ideal se le transfiere )++ = en
forma de calor' al expandirse reali9a un
trabajo de 1- = y su energa interna varia en
>+ =' determine la cantidad de calor liberado
en este proceso.
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>.5 Una maquina t4rmica que reali9a )+
ciclos por segundo tiene una producci(n de,?+ = con un rendimiento del @+A entonces
el calor que se cede en cada ciclo es
@.5 Un gas que se encuentra dentro de un
recipiente' al ser calentado reali9a un
trabajo de )+++ =. si la cantidad de calor
entregado al sistema es de 0>+ caloras ysu energa interna inicial es de B++ =.
!etermine la energa interna final.
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,.5 En la vapori9aci(n de ) gr. de agua a )++ C3
se reali9a un trabajo de ,++ caloras. !etermine elcambio producido en la energa interna.
-.5 Una lmpara que consume -, D essumergida en un calormetro transparente que
contiene 1-+ cm@de agua. Si durante @ minutos
el agua se calienta en @', C3. !etermine qu4
porcentaje de la energa consumida por lalmpara se emite por el calormetro en forma de
energa radiante
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1.5 El conductor de un montacargas de @
toneladas de masa que va cuesta abajo por
una montaa ve un ro en el fondo por el
cual debe detenerse. Su rapide9 en el
momento de aplicar los frenos era de )-m/s y esta verticalmente a >+ metros por
encima del fondo de la montaa. F3uanta
energa en forma de calor deben disipar losfrenos si se desprecian los efectos del
viento y otros efectos de ro9amientoG
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Ecuaci(n de estado de un gas ideal
P
)
(P*, &*, )*
(P$, &$, )$
#
a $
b
cP # Presin absoluta
) # )olumen
& # &emperaturaabsoluta
5 # Constanteparticular
del gas
CteT
VP
T
VP
2
22
1
11==
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Problema?.5 Si @ m@de un gas' en condiciones
normales' se somete a una presi(n de ,
atm y la temperatura se eleva a @? C3 F3ulser el nuevo volumen del gasG
)+.5 Un tanque de almacenamiento contiene
@>.0 g de nitr(geno gaseoso a una presi(nabsoluta de @.? atm. F3ul ser la presi(n
si el nitr(geno se substituye por una masa
igual de 3H>
G
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)-.5 Si 0+ lt de oxigeno a )? C3 y a una
presi(n absoluta de >') atm se comprimen
6asta obtener ,?.? lt y' al mismo tiempo' la
temperatura se eleva a -+ C3. F3ul ser la
nueva presi(nG
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Ecuaciones para gases ideales
a$ Ecuacin de estado de un $as ideal%
P) # m5&
P # presin absoluta
) # volumen ocupado por el
gas
& # temperatura absoluta
m # masa del gas
5 # constante particular de
gas
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Ecuaciones para gases ideales
b& Ecuacin uni'ersal de los $ases ideales%
P) # n5&
P # presin absoluta
) # volumen ocupado por el gas
& # temperatura absoluta
n # numero de moles # m675 # constante universal de los gases #75
(mol
)*2+,
(mol
cal-,+.
(mol
latm/,2+/0
1