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Física termodinámica

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Física termodinámica

  1. 1. FÍSICA TERMODINÁMICA Leyes de la termodinámica
  2. 2. GENERALIDADES Como su nombre lo indica latermodinámica se ocupa de lastransferencias y acciones (dinámica) delcalor (en griego therme significa «calor»).En general, se trata de una rama amplia ygeneral de la ciencia que estudia todoslos tipos y aspectos de la energía, perosobretodo la relación entre calor y laenergía mecánica
  3. 3. PORQUE SE DESARROLLO? El desarrollo formal de esta cienciaempezó hace menos de 200 años, debidoprincipalmente a los intentos de idearmaquinas de calor, aparatos queconvierten la energía calorífica en trabajomecánico, entre ellas cuentan lasmaquinas de gasolina las maquinas dediesel, maquinas de propulsión ycualquier dispositivo que transforme elcalor en trabajo .
  4. 4. PRIMERA LEY DE LATERMODINÁMICA…
  5. 5. COORDENADASTERMODINÁMICAS…
  6. 6. «PROCESOS ISO»  Como existen tres variables termodinámicas para determinada mas de gas, conviene considerar los procesos «iso» (del griego isos = igual), en los cuales se mantiene constante una coordenada
  7. 7. PROCESO ISOBÁRICO Es aquel en que la presión deun sistema permanece constante,la trayectoria del proceso isobáricorecibe el nombre de isobara. Laenergía interna de un gas ideal esdirectamente proporcional a sutemperatura, por lo tanto unincremento de la temperaturasignifica que también debeaumentar la energía (cinética)interna
  8. 8. PROCESO ISOMÉTRICO es aquel que el volumen delsistema permanece constante,en este caso al sistema se leagrega energía. Y si el volumense mantiene constante, lapresión debe aumentar ytambién se eleva la temperatura.En este proceso no se efectúatrabajo pues el área bajo lacurva es cero
  9. 9. PROCESO ISOTÉRMICO Es aquel en que la temperatura del sistemapermanece constante. Al pasar del estado 1 alestado 2, se agrega energía al sistema, y tantola presión como el volumen cambian paramantener constante la temperatura el trabajoefectuado es igual al área bajo la curva, laenergía interna del gas ideal permaneceinalterada pues la temperatura es constante portanto un proceso isotérmico es aquel ene quehay transformación de energía: energíacalorífica en energía mecánica
  10. 10. PROCESO ADIABÁTICO Es en el que no entra energía en elsistema ni sale de el, además en el quetodas las coordenadas termodinámicasvaría, la temperatura del gas ideal disminuyeene el proceso y por la misma razóndecremento la energía el trabajo efectuadosirve para aumentar la energía interna, comoevidencia un incremento de la temperaturadel sistema como lo dice la primera ley
  11. 11. TERMODINÁMICASEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
  12. 12. ESCALA DE TEMPERATURA ABSOLUTA La Temperatura absoluta es el valorde la temperatura medida con respectoa una escala que comienza en el ceroabsoluto (0 K ó −273,15 °C). Se trata deuno de los principales parámetrosempleados en termodinámica ymecánica estadística. En el SistemaInternacional de Unidades se expresaen kelvin, cuyo símbolo es K.1
  13. 13. CICLO DE CARNOT En 1824 un ingeniero francés llamado Sadi Carnot, describió unamaquina teórica, conocida ahora como maquina de Carnot que esfundamental tanto desde el punto de vista practico como el punto devista teórico demostró que una maquina térmica que funcione en un cicloreversible ideal denominado ciclo de Carnot entre dos depósitos térmicoses la maquina mas eficiente posible. Esta maquina establece un limitesuperior en la eficiencias de todas las maquinas. Es decir el trabajo netorealizado por una sustancia de trabajo sometida al ciclo de Carnot es laCantidad de trabajo mas grande posible para una cantidad dada deenergía térmica suministrada a la sustancia ala temperatura mas alta.
  14. 14. CICLO DE CARNOT Ninguna maquina térmica real que opera entre dosdepósitos térmicos puede ser mas eficiente que unamaquina de Carnot operando entre dos mismosdepósitos. Imaginamos dos maquinas térmicas que operanentre los mismos depósitos de calor, una de las cualeses una maquina de Carnot con eficiencia e0 cuyaeficiencia e es mas grande que e0, si la maquina maseficiente se emplea para accionar la maquina de Carnotcomo un refrigerador, el resultado neto es unatransferencia de calor del deposito frio al caliente. Deacuerdo con la segunda ley. Esto es imposible por lotanto e0 > e debe ser falsa
  15. 15. FASES DEL CICLO DE CARNOT Expansión isoterma: Se parte de una situaciónen que el gas se encuentra al mínimo volumen delciclo y a temperatura T1 de la fuente caliente. Eneste estado se transfiere calor al cilindro desde lafuente de temperatura T1, haciendo que el gas seexpanda. Al expandirse, el gas tiende a enfriarse,pero absorbe calor de T1 y mantiene su temperaturaconstante. Al tratarse de un gas ideal, al no cambiarla temperatura tampoco lo hace su energía interna,y despreciando los cambios en la energía potencialy la cinética, a partir de la 1ª ley de latermodinámica vemos que todo el calor transferidoes convertido en trabajo.
  16. 16. FASES DEL CICLO DE CARNOT Expansión adiabática: La expansiónisoterma termina en un punto tal que elresto de la expansión pueda realizarse sinintercambio de calor. A partir de aquí elsistema se aísla térmicamente, con lo queno hay transferencia de calor con elexterior. Esta expansión adiabática haceque el gas se enfríe hasta alcanzarexactamente la temperatura T2 en elmomento en que el gas alcanza suvolumen máximo. Al enfriarse disminuyesu energía interna.
  17. 17. FASES DEL CICLO DE CARNOT Compresión isoterma: Sepone en contacto con el sistema lafuente de calor de temperatura T2y el gas comienza a comprimirse,pero no aumenta su temperaturaporque va cediendo calor a lafuente fría. Al no cambiar latemperatura tampoco lo hace laenergía interna, y la cesión decalor implica que hay que hacerun trabajo sobre el sistema.
  18. 18. FASES DEL CICLO DE CARNOT Compresión adiabática:Aislado térmicamente, elsistema evolucionacomprimiéndose yaumentando su temperaturahasta el estado inicial. Laenergía interna aumenta y elcalor es nulo, habiendo quecomunicar un trabajo alsistema:
  19. 19. ENTROPÍA
  20. 20. ENTROPÍA CERO ABSOLUTOSólo se pueden calcular variaciones de entropía. Para calcular laentropía de un sistema, es necesario fijar la entropía del mismo enun estado determinado. La tercera ley de la termodinámica fija unestado estándar: para sistemas químicamente puros, sin defectosestructurales en la red cristalina, de densidad finita, la entropía esnula en el cero absoluto (0 K).Esta magnitud permite definir la segunda ley de la termodinámica,de la cual se deduce que un proceso tiende a darse de formaespontánea en un cierto sentido solamente. Por ejemplo: un vasode agua no empieza a hervir por un extremo y a congelarse por elotro de forma espontánea, aún cuando siga cumpliéndose lacondición de conservación de la energía del sistema (la primeraley de la termodinámica).
  21. 21. ENTALPIA Es una función de estado de la termodinámica donde lavariación permite expresar la cantidad de calor puesto en juegodurante una transformación isobárica (es decir, a presiónconstante) en un sistema termodinámico (teniendo en cuentaque todo objeto conocido puede ser entendido como un sistematermodinámico), transformación en el curso de la cual se puederecibir o aportar energía (por ejemplo la utilizada para untrabajo mecánico). En este sentido la entalpía esnuméricamente igual al calor intercambiado con el ambienteexterior al sistema en cuestión. Usualmente la entalpía se mide,dentro del Sistema Internacional de Unidades, en joules.
  22. 22. GRACIAS!!!

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