Leyes de la Termodinámica
La termodinámica se define básicamente como una ciencia que se encarga del estudio de las leyes que gobiernan la transformación de energía, la dirección en la cual el calor fluye y la disponibilidad de la energía para hacer trabajo.
Sistemas termodinámicos
Es una cantidad fija de materia que se escoge para estudio.
Sistema cerrado
Es aquel que intercambia energía (calor y trabajo) pero no materia con los alrededores (su masa pertenece constante).
Frontera movil
Frontera fija
Analisis de su compartamiento de los sistemas
Macroscópico
Se ocupa sólo de los efectos "promedio" del comportamiento de muchas moléculas; es decir, no se consideran los efectos individuales de cada una de las moléculas de una sustancia
Microscópico
En este enfoque se toman en consideración los efectos de todas y cada una de las moléculas que componen a la cantidad de materia estudiada dentro del sistema o volumen de control
Estudio de sustancias puras
tipos de sustancias
puede presentar cambios de fase según las condiciones de temperatura y presión a las que se encuentre (graficas)
Vapor saturado
líquido comprimido
líquido saturado
Vapor sobrecalentado
Fases de sustancias puras
Fase líquida
Dependiendo su factor de compresibilidad
Gases Ideales
Z=1
Ecuación de estado
Pv=n*R*T P=presio V= volumen N°de moles R= atm*L/mol*k T= temperatura
Gases no ideales
0<Z<1
Fase solida
Fase gaseosa
Sistema abierto
Es aquel que intercambia energía y materia con los alrededores
balance de energía
tasa de energía por unidad de tiempo
balance de masa
Flujo volumetrico
Q=v/A Q=caudal volumetrico v=velocidad volumetrica A= areá de vector transversal
Flujo másico
m=dm/dt
m= caudal másico
dm= cambio en la masa dt= cambio de tiempo
Sistema Aislado
se considera cuando no interactuan de ninguna forma con los alrededores
Procesos Termicos
isorico
Procede cuando la presión o la temperatura varían pero el volumen es constante
Adiabatico
Sucede cuando en el sistema no recibe calor y trabajo. el sistema transfiere energía con sus alrededores
Isotermico
sucede cuando la temperatura del gas permanece constante
Diabatico
No hay cambio de energía
Isobarico
Se da cuando la temperatura o el volumen varian pero la presión es constante
Propiedades Termodiamicas
Extensivas
Aquellas que son independientes de la extensión de la masa del sistema
Energía Específica
e=E/m
Volumen específico v=V/m
Intensivas
Depende de la extensión de la masas del sistema
Presión
Presión=Fuerza/área
Pmanometrica=Pabs-Patm
Pvacio=Patm-Pabs
Densidad
Definida por la densidad a la masa por unidad de volumen p=m/v
Temperatura
T(K)=T(°C)+273.15
T(R)=T(°F)+450.67
T(R)=1.8T(K)
T(°F)=1.8(°C)+32
Energía
La energía puede ingresa o salir de un sistema termodinámico de dos formas
Trabajo
W=W/m
Calor
q=Q/m
Calor a volumen constante
Cv=(dv/dT)vc
Calor específico (Tablas) que se requieren para calcular cambios de la energía interna y cambio de entalpias
AU= CVprom*AT
AH=Cprom*AT
Calor a presión constante
Formas de energía
Macroscopicas
energía cinética
Ep=m*g*h
energía potencial
Ek=1/2*m*v2
Microscopicas
Son las que relacionan con la estructura molecular de un sistema y grado de actividad molecular
Energía sensible
Energía interna
dU=m*Cvprom*dT
Energía total del sistema
Etotal=dU*dEk+dEp
Energía latente
dU=m*Cvprom*dT
Leyes
1° Ley
Principio de la conservación de la energía. Esta expresa que durante una interacción , la energía puede cambiar de una forma a otra pero su cantidad total pertenece constante
La primera ley de la termodinámica es simple una expresión del principio de conservación de la energía, y sostiene que la energía es una propiedad termodinámica
2° Ley
Afirma que la energía tiene calidad así como cantidad, y los procesos reales ocurren hacia donde disminuye la calidad de la energía
Ley cero
Establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí.
pero puede expresarse como dos cuerpos están en equilibrio térmico si ambos tienen la misma lectura de temperatura incluso si no están en contacto