Primera ley

1. Aplicación de la
primera Ley de la
termodinámica
aplicando procesos
sin y con flujo
INTEGRANTES:
JEAN BAZAN SUAREZ
KAREN ESPINOZA DE LOS MONTEROS
ELIAS REYES ROSALES
XIMENA ARACELY PERERO
JAIR VILLAO DE LA CRUZ

2. La primera ley de la termodinámica describe la relación entre el trabajo, el
calor y la energía interna de un sistema. Esta ley es otro planteamiento de la
conservación de la energía en términos de variables termodinámicas.
Relaciona el cambio de energía interna (∆U) de un sistema con el trabajo (W
) efectuado por ese sistema y la energía calorífica (Q) transferida a ese
sistema o desde él. Dependiendo de las condiciones, la transferencia de
calor Q puede generar un cambio en la energía interna del sistema, ∆U. Sin
embargo, debido a la transferencia de calor, el sistema podría efectuar
trabajo sobre el entorno. Así, el calor transferido a un sistema puede ir a dar
a dos lugares: a un cambio en la energía interna del sistema o a trabajo
efectuado por el sistema, o a ambos. Por ello, la primera ley de la
termodinámica suele escribirse como:
Introducción
Q = ∆U + W

3. Primera ley de la termodinámica
dice que la energía no se puede
crear ni destruir, solo puede
cambiarse o transferirse de un
objeto a otro.

4. Aplicaciones de la Primera Ley
Sistemas cerrados:
Un sistema cerrado es uno que no tiene entrada ni salida de masa, también es
conocido como masa de control. El sistema cerrado tiene interacciones de
trabajo y calor con sus alrededores, así como puede realizar trabajo de frontera.
La ecuación general para un sistema cerrado (despreciando energía cinética y
potencial) es:
Q − W = ΔU
Donde Q es la cantidad total de transferencia de calor hacia o desde el sistema
(positiva cuando entra al sistema y negativa cuando sale de éste), W es el
trabajo total (negativo cuando entra al sistema y positivo cuando sale de éste)
e incluye trabajo eléctrico, mecánico y de frontera; y U es la energía interna del
sistema.
Sistemas abiertos
Un sistema abierto es aquel que tiene entrada y/o salida de masa, así como
interacciones de trabajo y calor con sus alrededores, también puede realizar
trabajo de frontera.
La ecuación general para un sistema abierto es:

5. Sistemas abiertos en estado estacionario
El balance de energía se simplifica considerablemente para
sistemas en estado estacionario (también conocido como
estado estable). En estado estacionario se tiene ΔEsistema =
0, por lo que el balance de energía queda:
Sistema Aislado
Es aquel sistema en el cual no hay intercambio ni de masa ni
de energía con el exterior.

6. 1er ejercicio
Un sistema al recibir un trabajo de -240 J, sufre una variación en su energía interna
igual a 95 J. Determinar la cantidad de calor que se transfiere en el proceso y si el
sistema recibe o cede calor.
Datos
𝑊 = −240J
∆U = 95J
∆U = Q - W
DESPEJANDO
Q = ∆U + W
Q = 95J+(-240J)
Q= 145Joules
El signo negativo nos indica que el sistema cede calor a los alrededores. La
energía interna es positiva, porque se realizó un trabajo sobre él.

7. 2do ejercicio
Se sitúan 15 L de gas ideal en un recipiente a 27 ºC. El recipiente cuenta con un pistón móvil libre de
rozamiento. La presión en el exterior se mantiene constante a 750 mmHg. Determina, si se eleva la
temperatura a 190 ºC:
• El trabajo realizado en el proceso
• La variación de energía interna que tiene lugar
• El calor transferido durante el mismo
• Representa el proceso en un diagrama presión - volumen ( p - V )
• Datos : cv = 5·R/2 ; R = 8.31 J/ mol·K

8. Solución
Datos
•Volumen inicial Vi = 15 L = 15·10-3 m3
•Temperatura inicial Ti = 27 ºC = 300.15 K
•Temperatura final Tf = 190 ºC = 463.15 K
•Presión constante p = 750 mmHg = 750·101325/760 =
99991.77 Pa
•Calor específico a volumen constante cv = 5·R/2
•Constante universal de los gases ideales R = 8.31 J/
mol·K

9. 3er ejercicio
¿Cuál será la variación de la energía interna en un sistema que recibe 480 calorías y se le aplica un
trabajo de 1090 Joules?
• Obtener la variación de energía interna
Datos:

10. 4to ejercicio

11. 5to ejercicio

12. 6to ejercicio

13. 7MO ejercicio
El volumen del globo será al final un9% mas que al principio

14. 8VO ejercicio
Un coche de 1400 kg que viaja a 80km/h se detiene aplicando los frenos. Si el calor es
pecífico de la cero es 0.11cal/g·K ¿cuál debe ser la masa total de acero contenida
en los tambores de freno para que su temperatura no se eleve más de 120°C?
La energía cinética del coche se convertirá en calor Q:
(Pasar 80 Km/h a m/s)
Ahora, este calor Q elevará la temperatura del acero de los frenos: Convertimos:
Ahora:
Con el valor de Q hallado antes, igualamos y despajamos la masa m de los frenos:
𝐸𝑐 =
1
2
14000 𝑥
80
3.6
= 345,68𝑘𝐽 = 𝑄
𝐸𝑐 =
1
2
m𝑣2
= 𝑄
0.11
𝑐𝑎𝑙
𝑔
∗ 𝑘 = 0.11 ∗ 4.184
𝐽
𝑔
∗ 𝐾 = 0.11 ∗ 4.184
𝐾𝐽
𝐾𝑔
∗ 𝐾
Q = 𝑚 ∗ 0.11 ∗ 4.184(𝐾𝐽 /𝐾𝑔 ∗ 𝐾) ∗ 120𝐾
𝑚 =
345679
55228
= 6.25 𝐾𝑔

15. *La primera ley de la termodinámica es una generalización de la
conservación de la energía en los procesos térmicos. Se basa en la
conclusión de Joule de que el calor y la energía son equivalentes. Pero
para llegar a ella hay que sortear algunas trampas en el camino.
*La primera ley de la termodinámica establece que el cambio en la
energía total de un sistema cerrado, ΔE, viene dado por la suma del
trabajo realizado sobre o por el sistema y la transferencia neta de calor
hacia o desde el sistema. Simbólicamente, ΔE = W + ΔQ.
*
Conclusión

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Bibliografìas
GRACIAS
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%20termodinamica.pdf?sequence=1&isAllowed=y
*