Tema1 termodinamica segona part

Tema1 termodinamica segona part

• 1.
  TERMODINÀMICA (2) Principisbàsics davidctecno
• 2.
  Primer principi dela termodinàmica (principi de conservació de l’energia) U: energia interna del cos (energia tèrmica) Conseqüència de la seva activitat molecular ΔU = ΔQ +ΔW L’energia interna d’un sistema (ΔU) variarà si es realitza treball sobre el sistema (W) o bé aquest intercanvia calor amb un altre (Q) ΔU = Variació d’energia interna que pateix el sistema ΔQ = Calor que entra – Calor que surt d’un sistema W = Treball rebut – Treball realitzat pel sistema
• 3.
  Primer principi dela termodinàmica (principi de conservació de l’energia) E15. Un cilindre amb un èmbol conté un volum V = 10 L d’aigua i es col·loca el conjunt sobre una estufa. Durant el procés es transfereixen Q1 = 100 kJ a l‘aigua, mentre que a través de les parets es produeixen unes pèrdues equivalents a Q2 = 25 kJ. L’èmbol puja com a conseqüència de la dilatació de l’aigua i fa un treball equivalent a W = 15 kJ. Determina la variació de l’energia ΔU de l’aigua en el procés i la temperatura final T2 de l’aigua si la temperatura inicial era T1 = 18 ºC (Ce aigua = 4,18 kJ/kgºC) ΔU = ΔQ +ΔW
• 4.
  Treball fet perun gas Quan s’estudia el treball que realitza un gas, cal tenir en compte què els gassos solen estar tancats a pressió dins d’un cilindre i el desplaçament què es produeix és el d’un pistó. p = F / S V = S · x W = F · x = p · V Per tant: en comptes de força es treballa amb pressió, i en comptes de desplaçament es treballa amb volum.
• 5.
  Processos termodinàmics Sobreel gas a l’interior d’un cilindre es pot variar la seva pressió, temperatura i volum. En la transformació el gas pot variar la seva energia interna: D’acord amb les condicions de variació de volum, pressió i temperatura, poden donar-se els processos termodinàmics següents: processos isobàrics processos isocors processos isotèrmics processos adiabàtics rebre o perdre calor, o realitzar o absorvir un treball
• 6.
  Processos isobàrics Processostermodinàmics durant els quals p = constant P. ex: l’expansió de l’aire dins d’un cilindre pneumàtic Treball fet pel gas: W = p·V [J] Diagrama pV Representació gràfica del W W p1 = p2 V1/T1 = V2/T2 1ª llei termodinàmica: U = Q+W [J]
• 7.
  Processos isobàrics Processostermodinàmics durant els quals p = constant P. ex: l’expansió de l’aire dins d’un cilindre pneumàtic Diagrama pV Representació gràfica del W W p1 = p2 V1/T1 = V2/T2
• 8.
  Processos isocors Processostermodinàmics durant els quals V = constant P. ex: quan es deixa una bombona de butà al sol. Diagrama pV veure animació procès W = 0 V1 = V2 p1/T1 = p2/T2 W = p·V = 0 ΔU = Q V1 = V2 P1/T1 = P2/T2 Treball fet pel gas: W = p· V = 0 (no hi ha desplaçament) 1ª llei termodinàmica: U = Q+W U = Q La calor subministrada/cedida pel sistema es tradueix a augmentar/disminuïr la seva energia interna
• 9.
  Processos isocors Processostermodinàmics durant els quals V = constant P. ex: quan es deixa una bombona de butà al sol. Diagrama pV V1 = V2 W = 0 p1/T1 = p2/T2 W = p·V = 0 ΔU = Q V1 = V2 P1/T1 = P2/T2
• 10.
  Processos isotèrmics Processostermodinàmics durant els quals T = constant P. ex: la vaporització de l’aigua en una caldera de vapor o la seva condensació, ja que mentre dura el canvi de fase la temperatura roman constant. Diagrama pV veure animació T1 = T2 p1·V1 = p2·V2 = k T =nRT (Boyle-Mariotte) V1 = V2 p1/T1 = p2/T2 W = p·V = 0 ΔU = Q Treball fet pel gas: W = p· V = nRT 1ª llei termodinàmica: V 2 ln U = Q+W Q= - W           V 1 V nRT V ΔT = 0  ΔU = 0 hipèrbola
• 11.
  Processos isotèrmics Processostermodinàmics durant els quals T = constant P. ex: la vaporització de l’aigua en una caldera de vapor o la seva condensació, ja que mentre dura el canvi de fase la temperatura roman constant. Diagrama pV T1 = T2 p1·V1 = p2·V2 = k T =nRT (Boyle-Mariotte) V1 = V2 p1/T1 = p2/T2 W = p·V = 0 ΔU = Q hipèrbola
• 12.
  Processos adiabàtics Tenenlloc sense cap intercanvi d’energia amb l’exterior, és a dir, dins d’un sistema totalment aïllat. Exemples: màquines tèrmiques (màquines de vapor/neveres) P·Vγ = k i T·Vγ-1 = k γ: coeficient adiabàtic del gas γ = Cp / Cv Cp: calor específica molar a pressió constant Cv: calor específica molar a volum constant Diagrama pV Treball fet pel gas: 1ª llei termodinàmica: Q=0 U = Q+W U= W
• 13.
  Processos adiabàtics Tenenlloc sense cap intercanvi d’energia amb l’exterior, és a dir, dins d’un sistema totalment aïllat. Exemples: màquines tèrmiques (màquines de vapor/neveres) P·Vγ = k i T·Vγ-1 = k γ: coeficient adiabàtic del gas γ = Cp / Cv Cp: calor específica molar a pressió constant Cv: calor específica molar a volum constant Diagrama pV
• 14.
  Isobàrics p =constant W = p· V ΔU = W + Q Isocors V = constant W = 0  ΔU = Q Isotèrmics T = constant ΔU = 0  Q =- W W = n·R·T·ln(V2/V1) Adiabàtics P·Vγ = constant T·Vγ-1 = constant Q = 0  ΔU = W Processos termodinàmics
• 15.
  E17. Un volumV1 = 1 L d’un gas a T = 20 ºC s’expandeix des d’una pressió inicial p1 = 12 atmòsferes fins a assolir un volum V2 = 10 L. Determina el treball W realitzat durant l’expansió: a) Quan l’expansió és isotèrmica b) Quan l’expansió és adiabàtica amb γ = 1,4 c) Dibuixa en un diagrama pV els dos processos
• 16.
  E17. Un volumV1 = 1 L d’un gas a T = 20 ºC s’expandeix des d’una pressió inicial p1 = 12 atmòsferes fins a assolir un volum V2 = 10 L. Determina el treball W realitzat durant l’expansió: a) Quan l’expansió és isotèrmica b) Quan l’expansió és adiabàtica amb γ = 1,4 c) Dibuixa en un diagrama pV els dos processos