08 PROCESOS TERMODINÁMICOS.pptx

proceso termo dinamico

1. PROCESOS TERMODINÁMICOS PROCESO: es cualquier cambio que experimenta un sistema, de el estado de equilibrio, a cualquier otro estado y éstos procesos involucran un flujo de energía en forma de calor y/o trabajo, entre el sistema y su entorno.

2. PROCESO CUASI-ESTÁTICO El proceso avanza de forma muy lenta, que parece estar estático CONSTANTE UNIVERSAL DE LOS GASES R VALOR EXACTO = 8.314 462 618 153 24 J/ mol·K Situación Inicial t = 0 Equilibrio

3. PROCESO ADIABÁTICO ߡQ = 0 No se tiene intercambio de calor con el entorno Ejemplo: El termo en el que nos servimos café Δ U = Q + W Δ U = 0 + W Δ U = W

4. ߡQ = 0

5. Un gas realiza 600 J de trabajo a través de un compartimiento aislado . ¿ Cuál es el cambio de su energía interna ? ¿ Disminuye o aumenta la temperatura? EJERCICIO Datos: W = +600J Δ U= ¿? Δ U = – W Δ U = – (+600J) = -600J El trabajo W es positivo porque el gas realiza trabajo sobre los alrededores. Al estar dentro de un compartimiento aislado, Q=0 , y por lo tanto tendremos Lo cual quiere decir que la energía interna del gas disminuyó 600 J. Si ΔU disminuye, también lo hace la temperatura , por lo que el gas se enfría a consecuencia de haber realizado el trabajo.

6. PROCESO ISOTÉRMICO 1.- A temperatura constante 2.- Puede tener transferencia de calor con el entorno Ejemplo: Con el agua, pasar de liquido a vapor, sin aumentar la temperatura Δ U = Q + W Como la Energía Interna Calorífica “ U” está en función de la temperatura y Δ U= T f - T o Y como la Temperatura es constante: Δ U = 0 Δ U = Q + W = 0 Q = - W W = n.R.T ln ( )  

7. Se tiene aire en un cilindro provisto de un émbolo. Inicialmente hay 0.4 m 3  de gas a presión 100 kPa y 80 º C de temperatura. El aire se comprime a 0.1m 3 asegurándose de que la temperatura en el interior del cilindro permanezca constante durante el proceso. Determine cuánto trabajo se hace durante este proceso. EJERCICIO W = n.R.T ln ( )   W = 13.65 mol x 8.3 J/mol. K x 353 K x ln ( ) W = -55.442,26 J       De la ecuación de W solamente nos falta investigar el número de moles del proceso:

8. PROCESO ISOBÁRICO En éste proceso, la presión permanece constante Ejemplo: cuando el agua pasa de líquido a vapor, en un recipiente abierto. Porque está a la presión atmosférica Δ U = Q + W Δ U = Q - p*ߡV Δ U = Q p - p* ߡ V Q p = Δ U + p* ߡ V

9. Q p = Δ U + p* ߡ V Q p = U f - U o + p*( V f – Vo ) Q p = U f - U o + pV f – pVo ) Q p = U f + pV f - U o – pVo Q p = H f - H o H = U + p*V Q p = Δ H

10. Ejercicio Se suministran 5.00 x 10 3  J de energía a un gas ideal para que realice 2.00 x 10 3  J de trabajo sobre su entorno en un proceso isobárico. Se pide hallar: a) El cambio en la energía interna del gas. b) El cambio en el volumen, si ahora la energía interna disminuye en 4.50 x 10 3  J y se expulsan 7.50 x 10 3  J del sistema, considerando presión constante de 1.01 x 10 5   Pa . Solución Se utiliza ∆ U = Q – W   y se sustituyen los valores dados Q =  5.00 x 10 3  J W = 2.00 x 10 3   J ∆U = 5.00 x 10 3  J – 2.00 x 10 3  J ∆U = 3.00 x 10 3   J

11. W = P * ∆V ∆U = – 4.50 x 10 3  J. Q = -7.50 x 10 3   J. P =  1.01 x 10 5   Pa  ∆V = (-4.50 x 10 3  J +7.50 x 10 3  J)/ (- 1.01 x 10 5  Pa ) = -2.97  x 10 -2   m 3 –4.50 x 10 3  J = - 7.50 x 10 3  J – P*∆ V Como el cambio de volumen es negativo, significa que el volumen disminuyó, es decir, el sistema se contrajo. ∆U = Q – W = Q – P * ∆V

12. PROCESO ISOCÓRICO / ISOMÉTRICO Se trata de un proceso a volumen constante Ejemplo: El cocimiento en una olla express Δ U = Q + W Δ U = Q - p*V Δ U = Q - p*(0) Δ U = Q

13. EJERCICIO Un sistema realiza un proceso isocórico en el que  ∆U  = 3kJ. ¿Ha absorbido calor el sistema o lo ha cedido?¿Cuánto? Dado que el proceso es isocórico ( se realiza a volumen ) el  trabajo termodinámico  es cero  W  = 0, por tanto la primera ley de la termodinámica queda : Δ U = Q Q = Δ U Q = 3 KJ El sistema ha absorbido 3KJ de calor

14. ISOTÉRMICO ADIABÁTICO ISOCÓRICO ISOBÁRICO T = constante Q = 0 V = constante P = constante Q = - W ߡU = W ߡU = Q v Q p = ߡH TABLA RESUMEN

15. PROCESO DE FLUJO ESTACIONARIO Se presenta cuando existe un flujo de fluídos No hay cambio a medida que transcurre el tiempo

16. CRÉDITOS https:// youtu.be/OdngvquYhxk https:// www.youtube.com/watch?v=kUTrL5oDvF4&t=253s