Primera ley de la termodinámica

2.  Sistemas termodinámicos:
Es una parte del universo que se aisla para ser estudiada
 Cerrados: Hay intercambio de energía en forma de calor y trabajo con los alrededores pero sin
intercambio de materia
LOS BOMBILLOS, EL TERMOMETRO, UNA BATERIA,
 Abiertos: Permite el intercambio de materia y energía pues depende del entorno para su
funcionamiento y existe alteración mutua entre el entorno y el sistema
CUERPO HUMANO, OLLA HIRVIENDO, LA MAYORIA DE LAS PLANTAS
 Aislados: No hay intercambio de materia ni energía con el entorno
UNA CAJA FUERTE, TERMO

3. EXPRESION
MATEMATICA
ΔU=Q+W
ΔU: VARIACION DE ENERGIA
Q: CALOR
W: TRABAJO

4.  Son los procesos cuyas magnitudes permanecen "constantes", es decir que el
sistema cambia manteniendo cierta proporcionalidad en su transformación.

5. Primera Ley de la termodinámica
También conocida como la “Ley de la Conservación
de la Energía”, establece que en cualquier sistema
físico aislado, la cantidad total de energía será la
misma a lo largo del tiempo, aunque pueda
transformarse en otras formas de energía.
Dicho de otro modo: “en un sistema aislado, la
energía no puede crearse ni destruirse, solo
transformarse.”

6. ΔU = Q+W
ΔU: VARIACION DE ENERGIA
Q: CALOR
W: TRABAJO
Donde el cambio en la energía interna se determina por la
diferencia de energía interna inicial (Unicial) y final (Ufinal) y se
expresa en Joules.
Ecuación del cambio d energía interna:
ΔU = Ufinal - Uinicial
El calor (Q) se mide en calorías (1 cal=4.184 J) y el trabajo (W)
en Joules (J)

7. ΔU = Q+W
ΔU: VARIACION DE ENERGIA
Q: CALOR
W: TRABAJO
Donde el cambio en la energía interna se determina por la
diferencia de energía interna inicial (Unicial) y final (Ufinal) y se
expresa en Joules.
Ecuación del cambio d energía interna:
ΔU = Ufinal - Uinicial
El calor (Q) se mide en calorías (1 cal=4.184 J) y el trabajo (W)
en Joules (J)

8. ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ- Departamento de Ingeniería de la Construcción
Para la aplicación de la primera ley de la
termodinámica es necesario conocer la
convención de signos.
El convenio de signos para los intercambios de
energía, en forma de calor y trabajo, entre sistema y
medio ambiente es el siguiente:

9. ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ- Departamento de Ingeniería de la Construcción
Tanto el calor que se agrega al
sistema como el trabajo que se
efectúa sobre el sistema son
positivos
aumentan su energía.
Tanto el calor perdido por el
sistema como el trabajo
efectuado por el sistema
sobre su entorno
son negativos;
reducen la energía del
sistema.
q>0
w>0
q<0
w<0

10. En función de lo anterior podemos inferir que, si la
energía no se crea ni se destruye, solo se
transforma y está siendo permanentemente
intercambiada por el sistema y su entorno en forma
de calor y trabajo, entonces:
ΔEsistema + ΔEsistema = 0
Y
ΔU = Q + W
Así, el trabajo realizado por el sistema será:
W = ΔU - Q

11. Ejemplos:
1. Calcule el calor que se intercambia en un sistema
cuando se aplica un trabajo de 790 J, donde a
energía interna inicial era de 1,000 J e incrementó a
2,300 J.
Solución:
Datos: W = 790 J; Uinicial = 1,000 J; Ufinal = 2,300 J
Se desea conocer el calor Q intercambiado en el
sistema.

12. Fórmulas:
ΔU = Ufinal – Uinicial (1)
ΔU = Q + W (Q = ΔU – W) (2)
Determinar el incremento de energía interna ΔU:
ΔU = 2,300 J – 1,000 J
ΔU = 1,300 J
Encontrar Q sustituyendo en la ecuación (2):
Q = ΔU – W = 1,300 J – 790 J
Q = 510 J
El calor intercambiado fue de 510 J

13. 2. Determinar el trabajo realizado en un proceso
que intercambió 900 cal con un incremento de su
energía interna (ΔU) de 3kJ.
Solución:
Datos: ΔU = 3 kJ = 3,000 J; Q = 900 cal = 3,763 J
W = ?
Fórmula: ΔU = Q + W

14. Sustituir y despejar:
3,000 J = 3,763 J + W
W = 3,000 J – 3,763 J
W = - 763 J
En el proceso se realizó trabajo (signo -) de 763 J.