Termodinámica La termodinámica es una rama de la física que estudia los efectos de los cambios de la temperatura, presión y volumen de los sistemas físicos a un nivel macroscópico
Escalas de temperatura Celsius Establece los cero grados en el punto de congelación del agua i los cien grados en el punto de ebullición
Fahrenheit Establece los 32 grados en el punto de congelación del agua i los 212 grados en el punto de ebullición
Kelvin o escala absoluta Es la más utilizada en termodinámica. Se basa en que hay un límite para las temperaturas bajas (273 oC), en cambio no hay límite para las temperaturas altas. El zero absoluto corresponde en la escala centígrada es 273 oC
Las equivalencias son:
T = T + 273 k
c
9 T = T + 32 f 5 c
Ley de los gases perfectos Se denomina gas perfecto o ideal, aquel que obedece exactamente las leyes de Boyle, Charles, etc, en cualquier circunstancia. Un gas que se comporta exactamente como describe la teoría cinética; también se le llama gas perfecto. En realidad no existen gases ideales, pero en ciertas condiciones de temperatura y presión, los gases tienden al comportamiento ideal.
Termodinámica
Ley de BoyleMariote “A temperatura constante, los volúmenes de una masa gaseosa son inversamente proporcionales a las presiones que soporta”
Ley de Charles y GayLussac “a presión constante, los volúmenes de una masa de gas son directamente proporcionales a las respectivas temperaturas absolutas”
Ley de Avogadro “Volúmenes iguales de distintas sustancias gaseosas, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de partículas" La cantidad de material se describe en función del número de moles. Esta unidad de materia se corresponde a un número de partículas dado por la constante de Avogadro
N = 6.022 x 1023 mol1
El mol es la unidad con que se mide la cantidad de sustancia,Dada cualquier sustancia (elemento químico, compuesto o material) se define como un mol a la cantidad de esa sustancia que contiene tantas entidades elementales del tipo considerado como átomos 2
de C12 hay en 12 gramos de C1
.
Termodinámica
Ley de los gases ideales
La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética) La ecuación que describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad (en moles) de un gas ideal es: P = Presión V = Volumen n = Moles de gas R = Constante universal de los gases ideales T = Temperatura en Kelvin. La constante universal de los gases ideales es una constante física que relaciona entre si diversas funciones de estado termodinámicas, estableciendo esencialmente una relación entre la energía, la temperatura y la cantidad de materia.
Termodinámica
Primera ley de la termodinámica Es conocida como Ley de la Conservación de la Energia. Afirma que la energía puede ser convertida de una forma a otra, pero no puede ser creada ni destruida. En su forma matemática más sencilla se puede escribir para cualquier volumen de control:
∆U = Q – W donde ∆U es el incremento de energía interna del sistema, Q es el calor cedido al sistema, y W es el trabajo cedido por el sistema a sus alrededores
Exemple
Termodinámica
Procesos termodinámicos En física, se denomina proceso termodinámico a la evolución de determinadas magnitudes propiamente termodinámicas relativas a un determinado sistema físico De acuerdo con las condiciones de variación de volumen, presión y temperatura, tenemos los siguientes tipos de procesos
Proceso isobárico Es un proceso que se realiza a presión constante. El agua que hierve en un recipiente abierto a la atmósfera es un ejemplo de proceso isobárico Donde: Q = Calor transferido. U = Energía Interna.
Exemple
P = Presión. V = Volumen. Grafica Volumen vs Presión, en el proceso isobárico la presión es constante. El trabajo (W) es la integral de la presión respecto al volumen
Simulacion procesos de un gas ideal
http://www.unizar.es/lfnae/luzon/CDR3/phs/gaslaw_s.htm
Termodinámica
Proceso Isocórico Un proceso isocórico , también llamado proceso isométrico o isovolumétrico es un proceso en el cual el volumen permanece constante. Un ejemplo seria la cocción en olla expres.La temperatura y la presión interna se elevan, pero el volumen se mantiene igual
∆W = P ∆V = 0 Proceso Isotérmico Un proceso isotérmico es aquel que transcurre a temperatura constante.
P V = cte El trabajo de expansión es:
WAB = nRT ln
V2 V1
Termodinámica
Proceso adiabático Cualquier proceso físico en el que magnitudes como la presión o el volumen se modifican sin una transferencia significativa de energía calorífica hacia el entorno o desde éste, es decir es un sistema totalmente aislado. Un ejemplo corriente es la emisión de aerosol por un pulverizador, acompañada de una disminución de la temperatura del pulverizador. La expansión de los gases consume energía, que procede del calor del líquido del pulverizador. El proceso tiene lugar demasiado rápido como para que el calor perdido sea reemplazado desde el entorno, por lo que la temperatura desciende.
Siempre se cumple que: Capacidad calorifica a P cte
PV = K 1 TV = K
У = coeficiente adiabático (depende del tipo de gas) gamma
Capacidad calorifica a V cte
El trabajo se determina por:
W12 =
p2V2 p1V1 1
Termodinámica
Exemple
1 atmósfera (atm) = 1,013 x 105 newtons/metro2 (N/m2)
1Pa = 1N/m
2