Termodinamica Sistemas Principios Transformaciones

1. PRESENTADO POR :
JULIANA DEL PILAR MORERA GOMEZ
66514007
*

2. *TERMOBIOLOGIA
*La Termo biología es el estudio de los efectos
del calor sobre los organismos vivos y los
procesos biológicos.

3. *TERMODINAMICA
*La termodinámica se ocupa de la energía y sus
transformaciones en los sistemas desde un
punto de vista macroscópico.
*La termodinámica es una teoría de una gran
generalidad aplicable a sistemas de estructura
muy elaborada con todas las formas de
propieda-desmecánicas, eléctricas y térmicas
complejas.

4. *El sistema termodinámico más simple se
compone de una masa fija de un
fluido isotrópico puro no influenciado por
reacciones químicas o campos
externos. Tales sistemas se caracterizan por las
tres coordenadas
mensurables: presión P, volumen V y
temperatura T y se llaman sistemas
PVT.

5. * La Termodinámica estudia las relaciones cuantitativas existentes entre
el calor y las otras formas de energía, tales como: mecánica, química,
eléctrica y radiante.
* Las variaciones de la energía mecánica se expresan en
ergios o en julios, y las de calor en calorías, en la actualidad se
considera igual a 4,1840 x'107 erg o 4,1840 J absolutos, y de aquí que el
trabajo y el calor puedan expresarse en las mismas unidades.

6. * FACTORES DE INTENSIDAD Y LA CAPACIDAD DE
ENERGIA
Forma de la
energía
Factor de
intensidad o
potencial
(propiedad
intensiva)
Factor de
capacidad o de
cantidad
(propiedad
extensiva)
Unidades de
energía mas
usuales
Calor (Térmica) Diferencias de
temperatura
(Grados)
Variación de
entropía
(cal/gramo)
Carolias
Expansión Presión
(dinas/cm2)
Variación de
volumen(cm3)
Ergios
Superficial Tensión superficial
(dinas/cm)
Variación de la
superficie (cm2)
Ergios
Eléctrica Fuerza de
electromotriz o
diferencia de
potencial (voltios)
Cantidad de
electricidad
(Culombios)
Julios
Química Potencial químico
(cal/mol)
Numero de moles Carolias

7. *La Termodinámica se basa en tres principios o
hechos experimentales que nunca han podido
ser demostrados de un modo directo por
razonamientos matemáticos.

8. *SISTEMA ENTORNO Y
UNIVERSO
*Un sistema puede ser cualquier objeto,
cualquier cantidad de materia,
cualquier región del espacio, etc.,
seleccionado para estudiarlo y aislarlo
(mentalmente) de todo lo demás, lo cual se
convierte entonces en el entorno
del sistema.

9. *EL SISTEMA Y SU ENTORNO FORMAN EL UNIVERSO
La envoltura imaginaria que encierra un sistema y lo
separa de sus inmediaciones (entorno) se llama frontera
del sistema y puede pensarse que tiene propiedades
especiales que sirven para: aislar el sistema de su
entorno o para permitir la interacción de un modo
específico entre el sistema y su ambiente.
Llamamos sistema, o medio interior, la porción del
espacio limitado por una superficie real o ficticia, donde
se sitúa la materia estudiada. El resto del universo es el
medio exterior. La distinción entre sistema y entorno es
arbitraria.

11. * PROPIEDADES MICROSCOPICAS Y MACROSCOPICAS DE
UN SISTEMA
*Todo sistema posee una estructura microscópica
(moléculas, ellas mismas formadas por átomos,
ellos mismos formados por partículas
elementales).

12. * SISTEMAS AISLADOS Y CERRADOS
*sistema aislado es el sistema que no puede
intercambiar materia ni energía
con su entorno.
*sistema cerrado es el sistema que sólo puede
intercambiar energía con su
entorno, pero no materia.
*sistema abierto es el sistema que puede
intercambiar materia y energía con
su entorno.

14. *Transformaciones isotérmicas
*En una transformación isoterma la temperatura del
sistema permanece constante; para ello es
necesario que el sistema se encuentre en contacto
con un foco térmico que se define como una
sustancia capaz de absorber o ceder calor sin
modificar su temperatura.
*Supongamos que un gas ideal absorbe calor de un
foco térmico que se encuentra a una temperatura
To y como consecuencia, se expande desde un
estado inicial A a uno final B.

15. *El proceso es isotermo por mantenerse el gas en
contacto con el foco (TA=TB=T0), por lo que, la
variación de energía interna será nula:
*Calculamos el trabajo, sustituyendo el valor de la
presión en función del volumen y de la
temperatura, según la ecuación de estado del gas
ideal:

16. *Integrando, obtenemos la expresión para el trabajo
realizado por el gas en una transformación
isoterma a T0:
*Este trabajo es positivo cuando el gas se expande
(VB>VA) y negativo cuando el gas se comprime
(VA>VB).
*Aplicamos el Primer Principio para calcular el calor
intercambiado:

17. *TRANSFORMACIONES
ADIABATICAS
*En una transformación adiabática no se produce
intercambio de calor del gas con el exterior (Q = 0).
Se define el coeficiente adiabático de un gas (γ) a
partir de las capacidades caloríficas
molares tomando distintos valores según el gas sea
monoatómico o diatómico:

18. *El gas se encuentra encerrado mediante un pistón en un
recipiente de paredes aislantes y se deja expansionar.
*En este caso varían simultáneamente la presión, el volumen
y la temperatura, pero no son independientes entre sí. Se
puede demostrar usando el Primer Principio que se cumple:

19. *El trabajo realizado por el gas lo calculamos a
partir de la definición, expresando la presión
en función del volumen:
*
*La variación de energía interna se calcula
usando la expresión general para un gas ideal:

20. *TRANSFORMACION ISOCORA
*En una transformación isócora el volumen permanece
constante.
*Imaginemos una cierta cantidad de gas ideal encerrado
en un recipiente de paredes fijas, al que se le suministra
calor por lo que el gas aumenta de temperatura y de
presión.

21. *El trabajo realizado por el gas es nulo, ya que
no hay variación de volumen
*Aplicando el Primer Principio, se deduce que
todo el calor intercambiado se invierte en
variar la energía interna:

22. *TRANSFORMACION ISOBARA
*En una transformación isobara la presión del
sistema no varía.
*Supongamos que un gas ideal absorbe calor y,
como consecuencia, se expande desde un estado
inicial A a uno final B, controlando la presión para
que esté en equilibrio con el exterior y
permanezca constante.

23. *En este caso parte del calor absorbido se transforma
en trabajo realizado por el gas y el resto se invierte
en aumentar la energía interna.
*Calculamos el trabajo a partir de la definición
integrando a lo largo de la transformación, teniendo
en cuenta que la presión no varía:
La variación de energía interna se calcula usando la
expresión general para un gas ideal:

24. *Para expresar la relación entre el calor y la
variación de temperatura usaremos ahora
la capacidad calorífica a presión constante Cp:

25. *TRANSFORMACIONES
POLITROPICAS
*Se denomina proceso politrópico al proceso
termodinámico, generalmente ocurrido en gases, en el
que existe, tanto una transferencia de energía al interior
del sistema que contiene el o los gases como una
transferencia de energía con el medio exterior (proceso
isotérmico).
*El proceso politrópico obedece a la relación:

26. * EQUILIBRIO TERMODINAMICO
* Las propiedades termodinámicas de un sistema vienen dadas por los
atributos físicos macroscópicos observables del sistema, mediante la
observación directa o mediante algún instrumento de medida.
* Un sistema está en equilibrio termodinámico cuando no se observa ningún
cambio en sus propiedades termodinámicas a lo largo del tiempo.
Los estados de equilibrio son, por definición, estados independientes del
tiempo.
El estado de equilibrio termodinámico se caracteriza por la anulación por
compensación de flujos de intercambio y la homogeneidad espacial de tos
parámetros que caracterizan el sistema que ya no dependen del tiempo.

27. * PRIMERA LEY TERMODINAMICA
* La primera ley de la termodinámica establece que la energía no
se crea, ni se destruye, sino que se conserva. Entonces esta ley
expresa que, cuando un sistema es sometido a un ciclo
termodinámico, el calor cedido por el sistema será igual al
trabajo recibido por el mismo, y viceversa.
* Es decir Q = W, en que Q es el calor suministrado por el sistema
al medio ambiente y W el trabajo realizado por el medio
ambiente al sistema durante el ciclo.
* Un ejemplo sencillo seria: Al remover con un taladro el agua
contenida en un recipiente, le estamos aplicando trabajo, que es
igual al calor que este emite al medio ambiente al calentarse. En
este caso, el sistema puede ser el agua, el medio sería el taladro,
el aire circundante y todo lo que está fuera del sistema que no
sea agua (pues lo que está afuera recibirá calor del sistema)

28. *PRIMERA LEY PARA UN
SISTEMA
* En este caso, el sistema podría ser el agua contenida en un
recipiente, y el medio ambiente todo lo que rodea el
recipiente, que serian desde la cocina en donde descansa el
recipiente con agua hasta el quemador que le suministra
calor, en fin, la atmósfera y todo lo que esté fuera del
recipiente.
* Supongamos que encima de este recipiente colocamos una
tapa, únicamente usando su peso. Supongamos además que
al recipiente se le suministra calor del quemador de la cocina
que lo contiene. A medida que el agua empieza a hervir, la
tapa empieza a moverse cada vez más rápidamente. El
movimiento de la tapa es entonces el desplazamiento que
representa el trabajo realizado por el sistema sobre el
medio ambiente.

29. *LA ENERGIA INTERNA
*

30. *Cuando el agua está hirviendo, hace que la
tapa del recipiente realice el trabajo. Pero
esto lo hace a costa del movimiento molecular,
lo que significa que no todo el calor
suministrado va a transformarse en trabajo,
sino que parte se convierte en incremento de
la energía interna, la cual obedece a
la energía cinética de traslación, vibración y
potencial molecular. Por lo que la fórmula
anterior que mencionamos también tendría que
incluir a la energía interna

31. * FORMULACION DE LA PRIMERA LEY PARA UN SISTEMA
*La primera ley expresa que el calor, suministrado
por el medio ambiente (el quemador de la cocina) a
un sistema (el agua contenida en el recipiente) es
igual al cambio de la energía interna en el interior
del liquido (agua en este caso) sumada
al trabajo que el agua realiza cuando al hervir
mueve la tapa contra el medio ambiente.
*Por lo tanto: el calor cedido por el medio
al sistema será igual a la variación de la energía
interna en el interior del sistema (agua) más el
trabajo realizado por el sistema sobre el medio.

32. *SEGUNDA LEY
TERMODINAMICA
*El segundo principio de la termodinámica dictamina
que si bien la materia y la energía no se pueden crear
ni destruir, sino que se transforman, y establece el
sentido en el que se produce dicha transformación. Sin
embargo, el punto capital del segundo principio es
que, como ocurre con toda la teoría termodinámica,
se refiere única y exclusivamente a estados de
equilibrio. Toda definición, corolario o concepto que
de él se extraiga sólo podrá aplicarse a estados de
equilibrio, por lo que, formalmente, parámetros tales
como la temperatura o la propia entropía quedarán
definidos únicamente para estados de equilibrio.

33. *Segunda ley de termodinámica: es imposible
extraer una cantidad de calor QH de un foco
caliente, y usarla toda ella para producir
trabajo. Alguna cantidad de calor QC debe ser
expulsada a un foco frío. Esto se opone a un
motor térmico perfecto.
*A veces se denomina la "primera forma" de la
segunda ley, y es conocida como el enunciado
de la segunda ley de Kelvin-Planck.

35. *BIOGRAFIA
*http://e-
learning.cecar.edu.co/modulos/Ciencias%20nat
urales%20y%20Educaci%C3%B3n%20Ambiental/6
%20SEMESTRE/FISICOQUIMICA/index.html#p=96

36. *GRACIAS