PROCESOS TERMODINAMICOS UNIVERSIDAD PARA ESTUIDAR DEAH

Procesos termodinámicos-2024.pdf univeridad

1. Janet R. Zegarra López
PROCESOS TERMODINÁMICOS
EN SISTEMAS CERRADOS
Departamento Académico de Química
UNSA

2. Janet R. Zegarra López
Primera Ley de la Termodinámica
ΔU
ΔE
C
q w
q = w + ΔU + ΔE
P+ ΔE
C
??????=න
??????1
??????2
??????
����+න
??????1
??????1
�??????
??????��+�??????ℎ+
1
2
��
2
Expresión matemática de la PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
ΔE
P

3. Janet R. Zegarra López
Para un sistema cerrado y en donde las energías
cinéticas y potencial son nulas.
La ecuación de la Primera Ley de la Termodinámica
se reduce a:
Primera Ley de la Termodinámica
??????=∆�+�

4. Janet R. Zegarra López
PROCESOS TERMODINÁMICOS
Proceso Isotérmico
Temperatura constante
Proceso isométrico
Volumen constante
Proceso isobárico
Presión constante
Proceso adiabático
δq = 0
Proceso politrópico
Ninguna variable es
constante
01 02
04 05
03

5. Janet R. Zegarra López
1.Característicaquelodefine:T=cte.
2.Relaciónentrevariables:P,T,V:
P
1V
1= P
2V
2
3.AplicacióndelaPrimeraLey:
Proceso isotérmico
??????=∆�+�
∆�=0→??????=�=න??????��
Reversible:
??????=�=�??????���ൗ
�
2
�
1
Irreversible:
??????=�=??????
��2
�
2−�
1

6. Janet R. Zegarra López
1.Característicaquelodefine:V=cte.
2.Relaciónentrevariables:P,T,V:
P
1T
2= P
2T
1
3.AplicacióndelaPrimeraLey:
Proceso isocóricoo isométrico
??????=∆�+�
∆�=0→�=0→
??????=∆�=න??????
??????��

7. Janet R. Zegarra López
Proceso isobárico o isopiéstico
1.Característicaquelodefine:P=cte.
2.Relaciónentrevariables:P,T,V:
V
1T
2= V
2T
1
3.AplicacióndelaPrimeraLey:??????=∆�+�

8. Janet R. Zegarra López
La combinación de propiedades U + PV, se
simplifica utilizando el símbolo H. Esta propiedad se
denomina Entalpía, y para el proceso isobárico es:
q= Δ(U + PV) = ΔH
El incremento del contenido calorífico del sistema es
igual al calor absorbido por el mismo durante un
proceso isobárico, cuando el único trabajo realizado
es el de compresión o expansión.
Para un gas ideal:
d(U + PV) = dH
dH= d U + d(PV)

9. Janet R. Zegarra López
Proceso isobárico o isopiéstico
SI:
dH = d U + d(PV)

10. Janet R. Zegarra López
Proceso adiabático
1.Característicaquelodefine:
2. y 3. Relación entre variables y Aplicación de
la 1º Ley: ??????=∆�+�
δQ = 0
��=−��→??????
??????��=−??????
����
??????
??????��+
??????�
�
��=0→
��
�
+
??????
??????
??????
��
�
=0
Coeficiente adiabático: ??????=
????????????
????????????
??????
??????−??????
??????=??????→
??????
??????
??????
??????
−1=
??????
??????
??????
=??????−1
��
�
+??????−1
��
�
=0

11. Janet R. Zegarra López
Proceso adiabático01
2
1
2
1
=−+
V
Vd
)(
T
Td 0
V
V
ln)1(
T
T
ln
1
2
1
2
=−+ 0
1
1
2
1
2
=








−
V
V
T
T
ln 1
0
1
1
2
1
2
==








−
e
V
V
T
T 1
22
1
11
−−
=VTVT
Obtenemos la ecuación del proceso adiabático:CteVT =
−1
Usando la ecuación de estado de los gases ideales, se puede expresar en función
de las otra variablesCteVP=
 CteTP =






−

1

12. Janet R. Zegarra López
Proceso adiabático
Aplicando la 1ra. Ley
➢ dU= C
VdT →
➢ Q = C
VdT →
➢ W = P dV →
U = C
V(T
2-T
1)
Q = 0
W = -U
=
2
1
VdPW CteVP=
 
===
−

2
1
11
2
1
VdVVPVd
V
Cte
W 2
1
1
11
1






+−
+−
V
VP ( )
−−

−
−
=
1
1
1
2
11
1
VV
VP
W ( )
2211
1
1
VPVPW −
−
=
�=
�??????�
2−�
1
1−??????

13. Janet R. Zegarra López
Proceso Politrópico
1.Característicaquelodefine:Paraun
sistemacerradocambialaT,PyV
2.Relaciónentrevariables:P,T,V:
PV
k
= constante k ≠ 1 ≠ 0 ≠ ɣ≠ ∞
��
�−1
=????????????�. ??????�
(1−Τ1�)
=????????????�.

14. Janet R. Zegarra López
Proceso Politrópico
AplicacióndelaPrimeraLey:
�=
??????
2�
2−??????
1�
1
1−�
→�=
�??????�
2−�
1
1−�
??????=�
??????
1−�
+??????
??????�
2−�
1
∆�=�??????
??????�
2−�
1

15. Janet R. Zegarra López
Proceso Característica Relación variables
Aplicación 1ra. Ley
q w ∆U
Isotérmico
T=cte P
1V
1= P
2V
2 ??????=�
�=න??????��0
Isocórico
V=cte
P
1T
2= P
2T
1
??????=∆� 0
∆�=න??????
??????��
Isobárico
P=cte
V
1T
2= V
2T
1
??????
??????=׬??????P�??????�=??????−∆�
∆�=න??????
??????��
Adiabático
q=0
��
??????−1
=�??????�.
??????�
??????
=�??????�.
??????�
Τ??????1−??????
=�??????�.
0
�=
1
??????−1
??????
1�
1−??????
2�
2
�=
�??????�
2−�
1
1−??????
∆�=න??????
??????��
Politrópico
Ninguna
��
�−1
=�??????�.
??????�
�
=�??????�.
??????�
Τ�1−�
=�??????�.
??????=�
??????
1−�
+??????
??????�
2−�
1 �=
1
??????−1
??????
1�
1−??????
2�
2
�=
�??????�
2−�
1
1−??????
∆�=න??????
??????��
Tabla Resumen

16. Janet R. Zegarra López
Secuencia de
Procesos y Ciclos
Termodinámicos

17. Janet R. Zegarra López
PROCESO CÍCLICO
A → A
∆�=�
????????????�??????�−�
??????�??????�????????????�=�
??????−�
??????=0
Un sistema se halla sometido a dos o más
procesos, uno a continuación de otro, siendo
las condiciones finales del primero, las
condiciones iniciales del segundo
SECUENCIA DE PROCESOS
�=−??????

18. Janet R. Zegarra López
CONDICIONES GENERALES
●Elnúmerodemoles=1
●Gasesideales
●CpyCvsetomaráncomoconstantes
●Losprocesosconsideradoscomoirreversibles,
corresponderánconelcasodeunasolaetapa.
●SecalcularánlosvaloresdeP,TyVparacadapunto,
seanonorelevantesparaelrestodecálculos.
●Todoslosresultadosseresumiránentablas.
●Paracadaprocesosecalcularálacantidadde׬
??????
????????????�
??????
●Lasunidadesenergéticasseexpresaránencalorías.
●Sediferenciaránenlastablaslosdatosconsignados
deloscalculados(usode*odiferentecolor).

19. Janet R. Zegarra López
01 EJEMPLOS

20. Janet R. Zegarra López
Un gas monoatómico: I. Exp. Isobárica irreversible
II. Exp. adiabática reversible
P/atmV/L T/K
15,00 20 1219,51
25,00 40 2439,02
33,45 50 2103,66
q/cal w/cal ΔU/cal න
??????
??????
????????????
??????
I 6057,922423,003634,75 3,44
II 0 999,54 -999,54 0
Total6057,923422,542643,50 3,44

21. Janet R. Zegarra López
III
(1)
(3)
(2)
5
40 50
V/L
P/atm
Un gas diatómico: I. Compresión adiabática reversible
II. Enfriamiento isométrico reversible
P/atmV/L T/K
13,66 50 2231,71
25,00 40 2439,02
33,66 40 1785,37
q/cal w/cal ΔU/cal න
??????
??????
????????????
??????
I 0 -1029,811029,81 0
II -3268,15 0 -3268,15 -1,55
Total-3268,15-1029,81-2238,34 -1,55

22. Janet R. Zegarra López
Un gas monoatómico: Etapas reversibles
I
II
(1)
(3)
(2)
44,8
273 546
T/K
V/L
22,4
III
P/atmV/L T/K
11 22,4273
22 22,4546
31 44,8546
q/cal w/cal
ΔU/cal
න
??????
??????
????????????
??????
I.Isométrico813,68 0 813,68 2,07
II. Isotérmico752,00 752,00 0 1,38
III. Isobárico-1356,13 -542,45 -813,68 -3,44
Total 209,55 209,55 0 0

23. Janet R. Zegarra López
Un gas diatómico: Etapas reversibles
P/atm V/L T/K
1
2
3
4
Proceso q/cal w/cal
ΔU/cal
න
??????
??????
????????????
??????
I
II
III
IV
Total

24. Janet R. Zegarra López
GRACIAS!
Preguntas?