introduccion a la termodinamica

1. TERMODINAMICA Y ENERGIA
La termodinámica se puede definir como la ciencia de
la energía. La energía se puede considerar como la
capacidad para causar cambios.
En la actualidad, el concepto se interpreta de manera
amplia para incluir los aspectos de energía y sus
transformaciones, incluida la generación de potencia, la
refrigeración y las relaciones entre las propiedades de
la materia. Estudia las transformaciones de las distintas
formas de energía entre si. En particular:
Calor en trabajo y viceversa
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2. TERMODINAMICA CLASICA O MACROSCOPICA
• Interpretación global y completa de los fenómenos naturales
que se estudian.
• No es necesario realizar hipótesis respecto de la estructura de
la materia.
• Necesidad de pocas coordenadas.
• En general coordenadas medibles directamente.
Estudiar un sistema en forma macroscópica queda reducido a
especificar algunas de sus propiedades fundamentales
observables y medibles y las relaciones que las vinculan.
Generalmente se entienden las propiedades macroscópicas
como el promedio o valor mas probable de las microscópicas
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3. TERMODINAMICA ESTADISTICA O MICROSCOPICA
• Es necesario realizar hipótesis respecto a la estructura de la
materia.
• Necesidad de muchas coordenadas.
• Coordenadas no sugeridas por nuestros sentidos.
• En general coordenadas no medibles directamente.
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4. EQUILIBRIO TERMODINAMICO
Un sistema esta en equilibrio si y solo si las variables que lo
describen no cambian con el tiempo, sin que se produzcan
simultáneamente variaciones en el medio ambiente.
Un sistema esta en equilibrio cuando no tiene tendencia por si
mismo para cambiar su estado, y por tanto sus propiedades
Equilibrio Mecánico Equilibrio Térmico
Equilibrio Químico Equilibrio Electroestático
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5. PRINCIPIOS
La Termodinámica se desarrolla a partir de 4 principios:
Principio Cero
(permite definir la temperatura como una propiedad)
Primer principio
(es simplemente una expresión del principio de conservación de la
energía y sostiene que la energía es una propiedad termodinámica)
Segundo principio
(Afirma que la energía tiene calidad así como cantidad y los procesos
reales ocurren hacia donde disminuye la calidad de la energía, se
degrada)
Tercer principio
(interpretación física de la entropía-Termoquímica)
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6. 1- Principio Cero:
“Si dos sistemas A y B están en equilibrio
térmico cada uno de ellos con un tercero
C, los sistemas A y B están en equilibrio
térmico entre si”
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7. 2- Primer principio:
• “El trabajo en sistemas térmicamente aislados NO es función
del camino”.
• “Aunque la energía tome muchas formas, la cantidad total
de energía es constante, y cuando la energía desaparece en
una forma, aparece simultáneamente en otras formas.”
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8. 3- Segundo principio:
“En toda evolución espontánea la
energía se conserva y se degrada”
Otros enunciados
Clausius: “El calor no puede pasar por si solo de una fuente de
menor temperatura a una fuente de mayor temperatura”
Carnot: “Para que se pueda obtener trabajo a partir de calores es
necesaria la existencia de dos fuentes a distintas temperaturas”
Kelvin: “No se puede obtener trabajo con una sola fuente de térmica”
Planck: “No existe máquina periódica que no haga otra cosa que
elevar un cuerpo y enfriar un recipiente”
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9. 4- Tercer principio:
“El valor de la entropía de un solido o de
un líquido puro (en completo equilibrio
interno) se anula en el cero absoluto”
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10. CONCEPTOS Y DEFINICIONES
SISTEMA:
Sistema es una porción del universo objeto de estudio. Un sistema
es una región restringida, no necesariamente de volumen
constante, ni fija en el espacio, en donde se puede estudiar la
transferencia y transmisión de masa y energía.
Todo sistema queda limitado por un contorno, paredes, fronteras o
límites del sistema, que pueden ser reales o imaginarios. También se
llaman superficie de control.
El medio rodeante o entorno es la parte del universo próxima al
sistema y que se ve afectada en alguna medida por los procesos que
ocurren en el sistema.
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11. Tipos de Sistemas
En función de los limites
· Cerrado:
Es una región de masa constante; a través de sus
límites sólo se permite la transferencia de energía.
Se denomina masa de control.
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12. · Abierto:
En un sistema abierto es posible la
transferencia De masa y de energía a través de
sus límites; la Masa contenida en él no es
necesariamente constante. Se denomina
volumen de control; la superficie limitante, que
por lo menos en parte debe ser permeable o
imaginaria, se llama superficie de control.
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13. Aislado:
Un sistema aislado no puede transferir materia ni
energía con el medio rodeante. El universo en su
totalidad se puede considerar como un sistema aislado.
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14. Tipos de limites de los Sistemas
• Adiabáticos, cuando no pueden ser atravesados por
el calor.
• Diatérmicos, si permiten la transferencia del calor.
• Rígidos, si no permiten el cambio de volumen.
• Permeables o semipermeables, cuando a través de
las paredes del sistema puede pasar cualquier clase o
sólo determinadas sustancias respectivamente.
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15. Pared rígida y adiabática
Pared rígida y diatérmica
Pared adiabática y móvil
Pared diatérmica y móvil
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16. PROPIEDAD
• Propiedad es cualquier característica evaluable
de un sistema, cuyo valor depende de las
condiciones de éste. Las propiedades de un
sistema definen su "estado".
• La termodinámica gira alrededor de la energía y
por ello las propiedades termodinámicas serán
aquellas que se relacionan con la energía, y
definen su estado termodinámico.
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17. TIPOS DE PROPIEDADES
Algunas propiedades internas o termodinámicas
son: la masa m, presión P, temperatura
T, volumen V, energía interna U, entropía S, y
además los factores térmicos o coeficientes
termo elásticos, los calores latentes, presión de
vapor, capacidades caloríficas, densidad, etc.
Para sistemas compresibles cerrados estas
propiedades son las apropiadas.
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18. CARACTERISTICAS MATEMATICAS DE UNA PROPIEDADES
Una propiedad o función de estado es una
función de variables de estado. Para que una
función  sea una función de estado, es
necesario y suficiente que la diferencial d sea
una diferencial exacta. Las siguientes
afirmaciones son equivalentes; si una de ellas se
cumple, las otras tres también se cumplen:
• es una función de estado;
• d es una diferencial exacta;
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19. La condición para que una diferencial sea exacta es la
siguiente: si una función depende de dos variables
de estado x e y, es decir, = (x ,y), para un cambio
elemental de se cumple
entonces d es diferencial exacta si y sólo si cumple
la regla de Schwartz de las segundas derivadas
cruzadas:
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20. Ejemplo
Para un gas ideal se tiene la relación
Verifique la ecuación es una función de estado.
Sea las derivadas son:
las derivadas son:
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21. PROCESOS
Cualquier cambio de un
estado de equilibrio a otro
experimentado por un sistema
es un proceso, y la serie de
estados por los que pasa un
sistema durante este proceso
es una trayectoria del
proceso.
Para describir completamente
un proceso se deben
especificar sus estados inicial
y final, así como la trayectoria
que sigue y las interacciones
con los alrededores.
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22. TIPOS DE PROCESOS
Procesos Reversibles:
• Ir y volver de un estado de equilibrio original a otro, por el mismo
camino de manera que ni en el sistema ni en el medio queden
modificaciones.
• Es una sucesión de estados de equilibrio. Lo que implica que toda
evolución reversible debe ser infinitamente lenta.
Por lo tanto todo proceso reversible es lento y
todo proceso irreversible, espontaneo, real, es
violento.
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23. Procesos Cuasi Estático o Cuasi Reversible:
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24. PROCESO ISOTERMICO
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25. PROCESO ISOBARICO
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26. PROCESO ISOCORICO
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