El documento resume los principios fundamentales de la primera ley de la termodinámica, incluyendo que la energía no se puede crear ni destruir, sólo puede cambiar de forma. Explica conceptos como trabajo, calor, energía interna, entalpía y diferentes tipos de procesos termodinámicos como isotérmicos, isobáricos e isocóricos. También cubre las relaciones entre presión, temperatura y volumen para gases ideales en estos procesos.

1. DIVISIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES PARA EJECUTIVOS
TERMODINÁMICA APLICADA

2. PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
5. PRINCIPIO DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
“La energía no se puede crear ni destruir durante un proceso; sólo
puede cambiar de forma”
Mediciones experimentales demostraron que para todos los procesos
adiabáticos entre dos estados especificados de un sistema cerrado,
el trabajo neto realizado es el mismo, sin importar la naturaleza del
sistema cerrado ni los detalles del proceso
La energía total E es una propiedad termodinámica pues el valor de
su cambio no depende de cómo se realiza ese cambio o proceso

3. Ejemplos de sistemas cerrados que experimentan procesos debido al
intercambio de calor y trabajo
(Qentrada – Qsalida) + (Wentrada – Wsalida) =  Esistema
Trabajo de frontera
Cambia el volumen

4.  CP capacidad calorífica a presión constante
 CV capacidad calorífica a volumen constante
Capacidades caloríficas

5. Capacidades caloríficas para gases ideales (valores constantes)
GAS CV CP  = CP / CV
Monoatómico:
He, Ar, Xe
3/2 R 5/2 R 5/3 = 1.67
Diatómico:
O2, H2, CO, N2, Aire
5/2 R 7/2 R 7/5 = 1.40
Poliatómico:
CO2, NH3, SO2, CH4
7/2 R 9/2 R 9/7= 1.29
R = 8.314 J/mol K
Cuando no se disponga de tablas que proporcionen los valores de
Cp y CV para gases, se puede estimar su valor según la siguiente
tabla:

6. Energía interna (U)
 La energía interna es la energía asociada a la estructura química de la
materia: moléculas, enlaces químicos, fuerzas intermoleculares, fase.
 Esta propiedad depende fundamentalmente de la temperatura y de una
propiedad importantísima que es la capacidad calorífica a volumen
constante (CV)
 Cuando el sistema, constituido por materia, sufre un proceso, cambia su
energía interna.
U = m CV (T2 – T1 )

7.  La entalpía no tiene un significado físico, como si lo tiene la energía
interna; sin embargo es una propiedad termodinámica definida por
conveniencia y simplificación de cálculos.
 Esta propiedad termodinámica se definió por conveniencia al ver que
aparecían muy a menudo los términos u + P, cuando se analizaban
ciertos sistemas, en especial los sistemas abiertos.
H = U + PV (J, kJ)
Entalpía (H)
h = u + P (J/kg, kJ/kg)
H = m CP (T2 – T1 )
 Cuando se tenga un proceso, la variación de entalpía se calcula según:

8. integrando
W = F. dx
W = PA.dx
W = P.dV
V2
W12 =  P.dV
V1

El trabajo W12 está
representado por el área
bajo la trayectoria del
sistema de 1 hasta 2
Es una forma de trabajo mecánico que está relacionada con la expansión
o compresión en un dispositivo de cilindro-pistón ( o cilindro-émbolo)
F
dx
dV
A
Ap
6. Trabajo de frontera móvil (wF)

9. 6.1 PROCESO ISOTÉRMICO dT = 0, T = K
W12 =  P.dV
W12 =  (nRT / V) dV
V2
W12 = nRT ln
V1
P1
W12 = nRT ln
P2
P2V2 = P1V1
PV = k
Procesos
Compresión isotérmica
Expansión isotérmica
PV = k
… Trabajo de frontera en procesos reversibles
PV = nR T
Gases ideales

10. 6.2 PROCESO ISOBÁRICO dP = 0, P = k
W12 =  P.dV
W12 = P V = n R T
V2 V1
=
T2 T1
PV0 = k
Procesos:
Calentamiento isobárico
Enfriamiento isobárico
V = k T

11. 6.3 PROCESO ISOCÓRICO dV = 0, V = k
QV = U
W12 =  P.dV = 0
P2 P1
=
T2 T1
PV = k
P = k T
Procesos:
Calentamiento isocórico
Enfriamiento isocórico

12. 6.4 PROCESO ADIABÁTICO Q = 0 no hay transferencia de calor
 
T2 P2
=
T1 P1
( - 1)/ 
T2 V2
=
T1 V1
 
(1 - )
PV  = k (relación PV exponencial)
W12 =  P.dV =  (kV- )dV
W12 P2V2 - P1V1]
= ( 1 – )
W12 k V2
(-  +1) - V1
(-  +1)]
= ( 1 –  )
P
V
Relaciones entre P, T, V
PV  = k
P2 V2
 = P1 V1

 = CP / CV

13. 6.5 PROCESO CÍCLICO O CICLO
Aplicaciones: análisis de motores de combustión interna ideales: Otto,
Diesel, etc
Wneto, ciclo = W12 + W23 + W34 + W41
Qneto, ciclo = Q12 + Q23 + Q34 + Q41
Qneto, entrada – Wneto, salida = Usistema = 0
el sistema
retorna al
estado inicial
Qneto, ciclo = Wneto, ciclo
1
2
3
4
p
V
Wneto
1
2
p
V
3
4
Wneto
http://www.youtube.com/watch?v=sEf8va1S7Sw
http://www.youtube.com/watch?v=LSqXSpQNpUQ&feature=related