RESUMEN TERMODINÁMICA T >T0 → aumenta la energía interna

RESUMEN TERMODINÁMICA
Un sistema es una parte del universo que se aísla para su mejor estudio. Todo lo que queda fuera de él se denomina entorno, y ambos están separados por medio de
paredes. La relación de un sistema termodinámico con su entorno se concreta a través de intercambios de materia y/o energía a través de dichas paredes. Los
sistemas pueden ser:
- Abiertos, cuando intercambian tanto materia como energía con el exterior.
- Cerrados, cuando no intercambian materia con el exterior, pero sí energía. En ellos las paredes de denominan diatérmicas.
- Aislados, cuando no pueden intercambiar ni materia ni energía con el entorno.
Si las paredes son móviles permiten cambios de volumen en el sistema, en caso contrario (paredes rígidas), el volumen permanecerá constante.
Todo sistema termodinámico puede describirse a partir de las denominadas variables termodinámicas. Algunas de estas variables no dependen de los pasos
intermedios por los que va evolucionando el sistema, sino de su estado inicial y final; se denominan variables de estado, y son: Volumen, Presión y Temperatura.
CALOR. PRINCIPIO CERO DE TERMODINÁMICA: Dos sistemas que se hallan en equilibrio térmico con un tercero están en equilibrio térmico entre sí.
TRABAJO TERMODINÁMICO (W): La fuerza que el gas ejerce sobre una superficie, determina una presión, que al provocar desplazamiento, origina un
cambio de volumen. Se dice que se ha realizado un trabajo.
ENERGÍA INTERNA: energía debida a las moléculas que constituyen el sistema. ∆U = variación de la energía interna experimentada por el gas
PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA: si el sistema recibe energía en forma de calor, y, una parte se invierte en realizar un trabajo, el resto será
asimilado por el sistema aumentando su energía interna (principio de conservación de la energía).
Q = W + ∆U
T >T0 Æ aumenta la energía interna del gas Æ ∆U > 0
-
El trabajo en una expansión (aumento de volumen) es positivo: el
sistema realiza el trabajo.
El trabajo en una compresión (disminución de volumen) es negativo: el
entorno realiza el trabajo sobre el sistema.
Si no hay desplazamiento, es decir, no hay variación en el volumen, el
trabajo es nulo.
Capacidad calorífica: se define como la cantidad de calor necesaria para producir en un mol de una sustancia una variación térmica de un grado.
Gas monoatómico CV =
3
R
2
Gas diatómico CV =
Unidades de R Æ R = 0,082 atm · l · mol-1 ·K-1
5
R
2
CP- CV = R
R = 1,987 cal · mol-1 ·K-1
coficiente adiabático γ =
R = 8,314 J · mol-1 ·K-1
CP
CV
TRANSFORMACIÓN
TERMODINÁMICA
ECUACIONES GASES
P0 V0 PV
P.V = n.R.T
=
T0
T
Isócora (V = CTE)
P0 P
=
T0 T
Isóbara (P = CTE)
V0 V
=
T0 T
Isoterma (T = CTE)
P0 ⋅ V0 = P ⋅ V
Q=W
∆U = 0
P0 ⋅ V0γ = P ⋅ V γ
Q=0
∆U = nC V (Τ − Τ0 )
Adiabática (Q = CTE)
No hay intercambio de calor
entre el sistema y el entorno
CALOR
Q = nC V (Τ − Τ0 )
Q = ∆U
Q = nC p (Τ − Τ0 )
Q = W + ∆U
TRABAJO TERMODINÁMICO
VARIACIÓN DE
ENERGÍA INTERNA
Primer Principio de la Termodinámica
∆U = nC V (Τ − Τ0 )
W=0
∆U = nC V (Τ − Τ0 )
W = P (V − V0 )
Q = W + ∆U
W = n ⋅ R ⋅ T ⋅ ln
W = − ∆U Æ W =
V
V0
P.V - P0 V0
γ −1
Un sistema termodinámico puede describir una serie de transformaciones que lo lleven desde un cierto estado inicial (en el que el sistema se encuentra a una cierta
presión, volumen y temperatura) a un estado final en que en general las variables termodinámicas tendrán un valor diferente. Durante ese proceso el sistema
intercambiará energía con los alrededores.
Diagrama p - V
Una forma de representar gráficamente los estados y las transformaciones que experimenta un sistema es el llamado diagrama de Clapeyron o
diagrama p - V.