1. Mg. Ing. Gary Christiam Farfán Chilcaus
Gary.farfan@upnorte.edu.pe
TERMODINÁMICA
Sesión 1

2. Ing. Gary Farfán Chilicaus 2013-1 Termodinámica
Concepto de Termodinámica
Según Torregrosa, Galindo y Climent definen a la termodinámica de la
siguiente manera:
« Parte de la física que estudia las transformaciones energéticas.»
Según Potter y Somerton:
«La termodinámica es una ciencia que estudia el almacenamiento, la
transformación y la transferencia de energía.»
Según Cengel y Boles:
«La termodinámica es la ciencia de la energía»

3. Ing. Gary Farfán Chilicaus 2013-1 Termodinámica
El término TERMODINÁMICA
proviene de las palabras griegas
THERME (CALOR) y DYNAMIS
(FUERZA).

4. Ing. Gary Farfán Chilicaus 2013-1 Termodinámica
Origen de la Termodinámica
Este estudio tuvo origen históricamente en el estudio de las máquinas
térmicas. Sin embargo, el desarrollo posterior de la termodinámica no se ha
restringido a este campo, sino que se han desarrollado formalismos y
metodologías aplicables a cualquier problema físico, desde el comportamiento
de un fluido de trabajo de una máquina térmica a la imanación de un sólido
paramagnético.

5. Ing. Gary Farfán Chilicaus 2013-1 Termodinámica
Sistema Termodinámico
1. Definición:
Entendemos por sistema Termodinámico cualquier región macroscópica del
espacio limitada por una superficie cerrada. Dicha superficie cerrada pude ser
real (superficie de una gota de agua, superficie interior de un cilindro que
contiene un gas) pero también puede ser imaginaria.

6. Ing. Gary Farfán Chilicaus 2013-1 Termodinámica
2. Clasificación de los Sistemas Termodinámicos:
2.1. Paredes Restrictivas:
Paredes Aislantes: Prohiben el intercambio de materia y energía.
Paredes Adiabáticas: Prohiben el intercambio de materia y de energía que no sea
trabajo.
Paredes Impermeables: Prohiben el intercambio de materia.
Pared Fija y Rígida: Prohibe el intercambio de energía acompañado de cambio
de volumen.

7. Ing. Gary Farfán Chilicaus 2013-1 Termodinámica
2.2. Paredes Permisivas:
Paredes Permeable: Permite el intercambio de materia y energía que no sea
trabajo.
Paredes Diatérmana: Permite el intercambio de energía que no sea trabajo.
Paredes Móvil: Permite el intercambio de energía acompañado de cambio de
volumen.

8. Ing. Gary Farfán Chilicaus 2013-1 Termodinámica
De acuerdo al modo en que se relacionan con su entorno, pudiendo
distinguirse los siguientes tipos:
 Sistemas Abiertos: Intercambian materia y energía con su entorno (pared
permisiva).
 Sistemas Cerrados: Son aquellos que pueden intercambiar con el entorno
energía pero no materia (pared impermeable).
 Sistemas Aislados: Estos sistemas no pueden intercambiar con su entorno
ni materia ni energía (pared aislante).

9. Ing. Gary Farfán Chilicaus 2013-1 Termodinámica
Propiedades Termodinámicas
Fundamentales
1. Definición:
Todo sistema termodinámico viene caracterizado por un cierto número
de variables, llamadas variables termodinámicas o propiedades
termodinámicas del sistema.

10. Ing. Gary Farfán Chilicaus 2013-1 Termodinámica
1. Clasificación:
1.1. Primera Clasificación:
• Variables Externas: Son aquellas cuyo valor depende de la posición
en el espacio de cuerpos exteriores al sistema (por ejemplo, el
volumen de gas en un cilindro con un pistón).
• Variables internas: Son el resto de las variables termodinámicas del
sistema.

11. Ing. Gary Farfán Chilicaus 2013-1 Termodinámica
1.2. Segunda Clasificación:
• Variables Extensivas: Dependen de la masa y son proporcionales a
ella, por ejemplo: el volumen; la longitud, etc.
• Variables Intensivas: No dependen de la masa. Por ejemplo: La
presión.

12. Ing. Gary Farfán Chilicaus 2013-1 Termodinámica
 Temperatura: Es la magnitud característica del estado térmico de un
sistema, es una variable intensiva.
 Presión: Es una magnitud intensiva, característica de los fluidos.
 Volumen: Es la medida del espacio ocupado por el sistema.
 Volumen específico: Es el volumen por unidad de masa.
 Densidad: La masa por unidad de volumen del mismo.

13. Ing. Gary Farfán Chilicaus 2013-2 Termodinámica
La Ley Cero de la Termodinámica
𝒃𝒋 = 𝒃𝒋 𝒂 𝟏, … … , 𝒂 𝒌, 𝑻
𝒑 = 𝒑 𝑽, 𝑻

14. Ing. Gary Farfán Chilicaus 2013-1 Termodinámica
Energía y Calor
 Energía: Se define la energía como la capacidad que tiene un
sistema de realizar un determinado trabajo mecánico.
 Calor: Es un mecanismo de intercambio de energía asociado al
movimiento microscópico de los constituyentes de un sistema.

15. Ing. Gary Farfán Chilicaus 2013-1 Termodinámica
Primera Ley de la Termodinámica
ENERGÍA INTERNA (U)
es la energía total
del sistema.
Es imposible medir.
Su variación sí se mide.
 U = Q + W
Q y W > 0 si se realizan a favor del sistema.
U es función de estado.
CALOR
Q > 0
CALOR
Q < 0
TRABAJO
W < 0
TRABAJO
W > 0

16. Ing. Gary Farfán Chilicaus 2013-1 Termodinámica
Calor a volumen constante (Qv)
Es el intercambio de energía en un recipiente cerrado que
no cambia de volumen.
Si V= constante, es decir, V = 0
 W = 0 
Qv = U

17. Ing. Gary Farfán Chilicaus 2013-1 Termodinámica
Calor a presión constante (Qp)
La mayoría de los procesos químicos
ocurren a presión constante,
normalmente la atmosférica.
Si p = cte  W = – p ·  V
 U = Qp – p ·  V
U2 – U1 = Qp – p · (V2 – V1)
Qp + U1 + p · V1 = U2 + p · V2
H1 H2 (entalpía)

18. Ing. Gary Farfán Chilicaus 2013-1 Termodinámica
Calor a presión constante (Qp)
H1= U1 + p · V1;
H2= U2 + p · V2
Qp + H 1 = H 2
 Qp = H2 – H1 =  H
H es una función de estado.
Reactivos
Entalpia(H)
Productos
H > 0
Reac. endotérmica
Entalpia(H)
Reactivos
Productos
H < 0
Reac. exotérmica

19. Ing. Gary Farfán Chilicaus 2013-1 Termodinámica
Relación Qv con Qp (gases)
 H =  U + p ·  V
Aplicando la ecuación de los gases:
p · V = n · R · T
y si p y T son constantes la ecuación se cumplirá
para los estados inicial y final:
p ·  V =  n · R · T
 H =  U +  n · R · T

20. Ing. Gary Farfán Chilicaus 2013-1 Termodinámica
Relación Qv con Qp (sólidos y
líquidos)
En reacciones de sólidos y líquidos apenas se produce
variación de volumen y ...
Qv  Qp
es decir:
U  H

21. Ing. Gary Farfán Chilicaus 2013-1 Termodinámica
Ejemplo: Determinar la variación de energía interna para el
proceso de combustión de 1 mol de propano a 25ºC y 1 atm,
si la variación de entalpía, en estas condiciones, vale – 2219,8
kJ.
C3H8 (g) + 5 O2 (g)  3 CO2 (g) + 4 H2O (l)
 H = –2219,8 kJ
nreactivos = 1+5 = 6 ; nproductos = 3   n = – 3
Despejando en  U =  H –  n · R · T =
– 2219,8 kJ + 3 mol · (8,3 J/mol.K) · 298 K = –2212,38 kJ
 U = – 2212,38 kJ