2. PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA
La primera ley de la termodinámica establece que, cuando
se añade calor Q a un sistema mientras éste efectúa
trabajo W, la energía interna U cambia en una cantidad igual
a Q – W.
La primera ley de termodinámica es la misma ley del
principio de conservación de la energía, la cual exige que
para todo sistema termodinámico se cumpla:
∆U = Q-W
Siendo ∆U la energía interna del sistema.
3. TRABAJO EN LOS GASES
Se considera un gas contenido en un cilindro provisto de un
pistón, sobre el cual actúa la presión atmosférica P, cuando la
temperatura del gas aumenta, el gas se expande a presión
constante, cuando el gas se expande ejerce una fuerza F
sobre el pistón y le produce un incremento en su volumen ∆V,
de tal modo que el trabajo realizado por el gas sobre el pistón
está dado por:
W = P*∆V
5. PROCESO ISOTERMICO
En este proceso la temperatura permanece constante. Como
la energía interna de una gas ideal sólo es función de la
temperatura, en un proceso isotérmico de un gas ideal la
variación de la energía interna es cero (∆U= 0) La curva
hiperbólica se conoce como isotérmica.
De acuerdo con la primera ley de la termodinámica tenemos:
Q = ∆U +W.
Como ∆U = 0, entonces, Q=W
Este proceso se observa cuando en un pistón que contiene
un gas, después de suministrarle calor y producir cambios
tanto en la presión como en el volumen su temperatura
permanece constante.
6. PROCESO ISOBARICO
Es un proceso termodinámico en el cual la presión permanece constante, en
este proceso, como la presión se mantiene constante, se produce una variación
en el volumen y por tanto el sistema realiza trabajo o se puede realizar trabajo
sobre el sistema.
De acuerdo con la primera ley de la termodinámica, tenemos:
Q = ∆U +W
Lo que quiere decir que en un proceso de tipo isobárico tanto el calor transferido
como el trabajo realizado ocasionan una variación de la energía interna.
Proceso isométrico
En este proceso el volumen permanece constante, es decir que en este tipo de
proceso el volumen no varía y por tanto el trabajo es igual a cero, lo que
significa que W= 0.
De acuerdo con la primera ley de la termodinámica tenemos:
Q = ∆U +W
Como W=0, entonces Q = ∆U
7. PROCESO ISOCORICO
Un proceso isocórico, también llamado proceso isométrico o isovolumétrico es un proceso
termodinámico en el cual el volumen permanece constante; ΔV = 0. Esto implica que el proceso no
realiza trabajo presión-volumen, ya que éste se define como:
ΔW = PΔV,
donde P es la presión (el trabajo es positivo, ya que es ejercido por el sistema).
Aplicando la primera ley de la termodinámica, podemos deducir que Q, el cambio de la energía
interna del sistema es:
Q = ΔU
para un proceso isocórico: es decir, todo el calor que transfiramos al sistema quedará a su energía
interna, U. Si la cantidad de gas permanece constante, entonces el incremento de energía será
proporcional al incremento de temperatura,
Q = nCVΔT
donde CV es el calor específico molar a volumen constante.
En un diagrama P-V, un proceso isocórico aparece como una línea vertical. Desde el punto de vista
de la termodinámica, estas transformaciones deben transcurrir desde un estado de equilibrio inicial
a otro final; es decir, que las magnitudes que sufren una variación al pasar de un estado a otro
deben estar perfectamente definidas en dichos estados inicial y final. De esta forma los procesos
termodinámicos pueden ser interpretados como el resultado de la interacción de un sistema con
otro tras ser eliminada alguna ligadura entre ellos, de forma que finalmente los sistemas se
encuentren en equilibrio (mecánico, térmico y/o material) entre si.
De una manera menos abstracta, un proceso termodinámico puede ser visto como los cambios de
un sistema, desde unas condiciones iniciales hasta otras condiciones finales, debidos a la
desestabilización del sistema.
8. En un diagrama P-V, un proceso isocórico aparece como una línea
vertical. Desde el punto de vista de la termodinámica, estas
transformaciones deben transcurrir desde un estado de
equilibrio inicial a otro final; es decir, que las magnitudes que
sufren una variación al pasar de un estado a otro deben estar
perfectamente definidas en dichos estados inicial y final. De esta
forma los procesos termodinámicos pueden ser interpretados como
el resultado de la interacción de un sistema con otro tras ser
eliminada alguna ligadura entre ellos, de forma que finalmente los
sistemas se encuentren en equilibrio (mecánico, térmico y/o
material) entre si.
De una manera menos abstracta, un proceso termodinámico
puede ser visto como los cambios de un sistema, desde unas
condiciones iniciales hasta otras condiciones finales, debidos a la
desestabilización del sistema.
9. PROCESO ADIAVATICO
Se designa como proceso adiabático a aquel en el cual el
sistema (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no
intercambia calor con su entorno. Un proceso adiabático que es
además reversible se conoce como proceso isentrópico.
El término adiabático hace referencia a elementos que impiden la
transferencia de calor con el entorno. Una pared aislada se aproxima
bastante a un límite adiabático. Otro ejemplo es la temperatura
adiabática de una llama, que es la temperatura que podría alcanzar
una llama si no hubiera pérdida de calor hacia el entorno. En
climatización los procesos de humectación (aporte de vapor de agua)
son adiabáticos, puesto que no hay transferencia de calor, a pesar de
que se consiga variar la temperatura del aire y su humedad relativa .
10. Durante un proceso adiabático, la energía interna del fluido
que realiza el trabajo debe necesariamente decrecer.
Es decir, que en este tipo de procesos se tiene que Q = 0.
Que de acuerdo con la primera ley de la termodinámica,
tenemos que:
Q= ∆U +W
Como Q =0, entonces, ∆U = -W.
Esto quiere decir, que para un gas contenido en un cilindro
provisto de un pistón, cuyas paredes no permiten la
transferencia de calor al exterior, la variación de energía
interna es igual al trabajo, ya sea realizado por el sistema o
sobre el sistema.
