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- 3. TEORIA CINETICA DE GASES Modelo cinético de los gases ideales ➢ Un recipiente con un volumen V contiene un numero muy grande de moléculas todas ellas esféricas e iguales. ➢ Todas las moléculas se comportan como partículas puntuales, su tamaño es insignificante comparado con la distancia entre ellas. ➢ Las moléculas están en constante movimiento, obedecen las leyes de Newton, y sus choques con las paredes son elásticos. ➢ Sus moléculas pueden moverse en distintas direcciones y rapideces pero lo hacen en línea recta y con la misma probabilidad en cualquiera de las 3 dimensiones. ➢ Las paredes del recipiente son rígidas de modo que la única energía del sistema son las energías cinéticas de traslación de las moléculas. Ecuación del estado termodinámico Energía interna U = Ec U = i 2 KNT U = 𝑖 2 𝑛𝑅𝑇 Relaciona los parámetros de presión, volumen y temperatura PV = nRT K = 1,38 10−23 J/K R = 8,31 J Mol . K Para un sistema aislado 𝑃1𝑉1 𝑇1 = 𝑃2𝑉2 𝑇2 = 𝑃3𝑉3 𝑇3 = 𝑃𝑛𝑉 𝑛 𝑇𝑛 …
- 4. 𝑊 > 0 TERMODINÁMICA Se puede definir como el estudio de las relaciones entre el calor, trabajo y otras formas de energía Un sistema termodinámico es aquel que puede intercambiar energía térmica y energía mecánica con su ambiente Trabajo realizado por un gas 𝑊 < 0 Expansión Compresión V 𝑃 0 ∆𝑋 𝑊𝐺𝑎𝑠 = ±Á𝑟𝑒𝑎 Energía interna: Podemos definir como la energía cinética y potenciales de las moléculas de un sistema La variación de la energía no depende de los procesos, solo depende de los estados inicial y final
- 5. PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA Si agregamos calor a un sistema y este no realiza trabajo ∆𝑈 = 𝑄, pero si el sistema realiza trabajo sin calor se cumple que: ∆𝑈 = −𝑊, si hay calor y trabajo a la vez se cumple que: 𝑄 = 𝑊 + ∆𝑈 Esta una extensión del principio de la conservación de la energía y se cumple en todo proceso que opere con calor REGLA DE SIGNOS (+) (−) 𝑊 (+) (−) ∆𝑈 (+) (−) 𝑄 Si el sistema realiza trabajo sobre su entorno Si el entorno realiza trabajo sobre el sistema Si la temperatura aumenta Si la temperatura disminuye Si el sistema gana calor Si el sistema pierde calor
- 6. CALORES ESPECIFICOS MOLARES DE LOS GASES A volumen constante: Cv A presión constante: Cp En general Gas monoatómico Gas diatómico 𝑪𝑷 5𝑅 2 7𝑅 2 𝑪𝑽 3𝑅 2 5𝑅 2 𝑪𝑷 − 𝑪𝑽 = R Υ = 𝑪𝑷 𝑪𝑽 Se define:
- 7. ➢ PROCESO ISOVOLUMETRICO (ISOCORICO) V 𝑃 0 𝑃 𝑇 = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑸 = 𝜟𝑼 = 𝒏𝑪𝑽𝜟𝑻 ➢ PROCESO ISOBARICO V 𝑃 0 𝑉 𝑇 = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑸 = 𝒏𝑪𝑷𝜟𝑻 𝑾 = 𝑷∆𝑽 = 𝒏𝑹𝜟𝑻 𝜟𝑼 = 𝒏𝑪𝑽𝜟𝑻 PROCESOS TERMODINAMICOS
- 8. ➢ PROCESO ISOTERMICO V 𝑃 0 𝜟𝑼 = 𝟎 𝑸 = 𝑾 𝑾 = 𝟐, 𝟑 𝒏 𝑹 𝑻 𝐋𝐨𝐠( 𝑽𝟐 𝑽𝟏 ) ➢ PROCESO ADIABATICO V 𝑃 0 𝑸 = 𝟎 𝑾 = −𝜟𝑼 𝑇1 𝑇2 𝑷 𝑽𝜰 = 𝑲 𝑾 = 𝑷𝟏𝑽𝟏 − 𝑷𝟐𝑽𝟐 𝜰 − 𝟏 𝑉2 𝑉1
- 9. MAQUINAS TERMICAS Es un dispositivo que transforma parcialmente la energía térmica en energía mecánica, trabajando en procesos cíclicos. 𝑄1 𝑄2 𝑫𝑰𝑺𝑷𝑶𝑺𝑰𝑻𝑰𝑽𝑶 𝑪𝑨𝑳𝑰𝑬𝑵𝑻𝑬 𝑇1 𝑫𝑰𝑺𝑷𝑶𝑺𝑰𝑻𝑰𝑽𝑶 𝑭𝑹𝑰𝑶 𝑇2 𝑊𝑈𝑇𝐼𝐿 𝑄𝑁𝐸𝑇𝑂 = 𝑄1 − 𝑄2 𝐸𝐹𝐼𝐶𝐼𝐸𝑁𝐶𝐼𝐴 (𝜺) 𝜀 = 𝑊𝑈𝑇𝐼𝐿 𝑄1 Dado que la Δ𝑈 = 0 𝑄𝑁𝐸𝑇𝑂 = 𝑊𝑁𝐸𝑇𝑂
- 10. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA ➢ Es imposible que un sistema físico extraiga energía térmica de un foco caliente y lo convierta totalmente en energía mecánica ➢ La eficiencia de una maquina térmica jamás será (100%) ➢ No es posible que un proceso natural tenga como resultado la transferencia de calor de un cuerpo frio a un cuerpo caliente ➢ Es imposible alcanzar el cero absoluto CICLO DE CARNOT Es aquel mediante el cual una maquina térmica logra obtener la máxima eficiencia posible V 𝑃 0 𝐴 → 𝐵 ∶ Expansión isotérmica 𝐵 → 𝐶 ∶ Expansión adiabática 𝐶 → 𝐷 ∶ Compresión isotérmica 𝐷 → 𝐸 ∶ Compresión adiabática Relación de Kelvin: 𝑸𝟏 𝑸𝟐 = 𝑻𝟏 𝑻𝟐 𝜺 = 𝟏 − 𝑻𝟐 𝑻𝟏 Eficiencia 𝑇1 𝑇2 𝐴 𝐵 𝐶 𝐷