La termodinámica estudia las relaciones entre las propiedades de la materia y la energía. La primera ley establece la conservación de la energía total y permite la transformación entre calor y trabajo. La segunda ley limita estas transformaciones al indicar que el calor siempre fluye de los cuerpos más calientes a los más fríos. Los conceptos clave incluyen sistema, procesos reversibles e irreversibles, y equilibrio termodinámico.

1. TERMODINAMICA

2. ¿Que es Termodinámica?
Es el estudio de las relaciones entre las
diferentes propiedades de la materia que
dependen de la temperatura
La Primera Ley asegura la conservación de la
energía total, mecánica y calorífica y su posible
transformación de un tipo a otro
Sin embargo, la experiencia muestra que todo el
trabajo puede transformarse en calor, mientras que
éste no puede convertirse totalmente en trabajo

3. ¿Que es Termodinámica?
También la experiencia enseña que el calor siempre
pasa del cuerpo más caliente al menos caliente.
Esta es la esencia de la Segunda Ley de la
Termodinámica
La primera ley permite las transformaciones de
energía
La segunda ley limita estas modificaciones en
ciertos sentido.

4. CONCEPTOS FUNDAMENTALES
Sistema: Es una porción de materia bien definida y
que puede considerarse limitada por una
superficie cerrada, real o imaginaria.
La región no incluida en el sistema constituye el
exterior o alrededores o ambiente
El sistema y su entorno forman el UNIVERSO

5. SISTEMAS AISLADOS, CERRADOS Y
ABIERTOS

6. Transformación: Se llama transformación o
proceso de un sistema a todo cambio en los
valores de las variables que lo determinan.
Como no todas las variables son independientes, el
cambio en los parámetros en un proceso no es
arbitrario

7. PROCESOS REVERSIBLES E IRREVERSIBLES
Un proceso reversible es uno
que puede efectuarse de tal
manera que a su conclusión,
tanto el sistema como sus
alrededores regresan a las
mismas condiciones iniciales
Ej: La compresión de un gas en
contacto con un deposito caliente
mediante granos de arena sobre el
pistón

8. PROCESOS REVERSIBLES E IRREVERSIBLES
Un Proceso Reversible es aquel que se
efectúa tan lentamente que se puede
considerar que es una serie de estados en
equilibrio, y el proceso total se puede hacer a
la inversa sin cambiar la magnitud del trabajo
efectuado o del calor intercambiado

9. PROCESOS REVERSIBLES E IRREVERSIBLES
Si es imposible que el sistema o sus alrededores
regresan a sus condiciones iniciales el proceso es
Irreversible
Ej: La expansión libre de un gas contenido dentro de
una membrana en un recipiente aislado

10. Equilibrio Termodinámico de un sistema: El
equilibrio termodinámico, o estado de un sistema,
está determinado por los valores de la presión,
volumen, temperatura y cantidad de sustancia que
un sistema puede tener, cuando éste está en
equilibrio mecánico, térmico y químico
Los valores de la presión, temperatura se
llaman parámetros o variables del sistema

11. TRABAJO EFECTUADO POR UN GAS
Consideremos el trabajo efectuado por el gas
contenido en un cilindro, que se expande y
empuja el pistón desde a hasta b
El trabajo hecho por el
gas, para un pequeño
desplazamiento, es:

12. El trabajo total es:

13. PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA
Un sistema puede efectuar o recibir trabajo, y
también entregar o recibir calor del exterior, en
consecuencia, trabajo y calor son los medios de
transferir la energía.
La experiencia muestra que si un sistema pasa
del estado 1 al 2, cualquiera que sea la manera o
trayectoria, la cantidad de calor recibida por el
sistema, menos el trabajo realizado por él, es
constante .

14. Esta constante es, por definición, la variación de
energía interna entre el estado 1 y 2. Como
sucede con otras formas de energía, sólo es
posible definir diferencias de energía interna y
no valores absolutos
En consecuencia:

15. CONVENCIÓN DE SIGNOS
El calor (Q) que recibe el sistema se considera
positivo, mientras que el entregado al exterior es
negativo

16. El trabajo (W) hecho por el sistema se considerará
positivo, mientras que el realizado sobre el sistema
es negativo
CONVENCIÓN DE SIGNOS

17. SISTEMA AISLADO
En un sistema aislado (no hay intercambio de
energía con el exterior), para cualquier proceso
en el interior del sistema, Q=0, W=0 y, según la
Primera Ley, ΔU=0, es decir, que la energía
interna es constante.
En resumen, la energía interna de un sistema
aislado no puede modificarse por ningún
proceso interno del sistema.

18. APLICACIONES DE LA PRIMERA LEY
La primera ley se puede aplicar a algunos procesos sencillos:
a. Proceso Ciclico. Es cuando un
sistema, por una serie de
procesos, vuelve a su estado
inicial
ΔU=0 , y Q=W
Módulo: W (ciclo)=Área encerrada por la curva
Signo: “-” si la curva se recorre en sentido
contrario a las agujas del reloj
“+” si se recorren en sentido de las
agujas del reloj
Wciclo=Wa+Wb (-) área bajo a
(+) área bajo b

19. APLICACIONES DE LA PRIMERA LEY
b. Proceso isobárico Presión
constante

20. c. Proceso isométrico Es un
proceso a volumen constante
W=0
ΔU=Q Q= ncv(TB-TA)
d. Proceso isotérmico Es un
proceso a temperatura constante
la energía interna de un gas perfecto
depende solamente de la
temperatura
ΔU=0 y Q= W

21. CAPACIDADES CALORIFICAS
• La capacidad calorífica nos da información sobre
la energía interna Estructura molecular
• Capacidades Caloríficas en gases

22. CAPACIDADES CALORIFICAS. GAS IDEAL
Relación entre Capacidades Caloríficas en gases
ideales.

23. Este proceso puede realizarse
rodeando e sistema de material
aislante o efectuándolo muy
rápidamente, para que no haya
intercambio de calor con el
exterior
e. Proceso adiabático Es cuando
un sistema no gana ni pierde
calor, es decir, Q=0

24. EXPANSIÓN ADIABATICA – CUASIESTATICA
DE UN GAS IDEAL
y definimos la constante adiabática

25. CAPACIDADES CALORIFICAS EN GASES Y
GRADOS DE LIBERTAD

27. CUADRO DE LAS TRANSFORMACIONES
TERMODINAMICAS

29. Una máquina térmica trabaja con 3 moles de un gas
monoatómico, describiendo el ciclo reversible ABCD de la fig.
Sabiendo que VC=2VB
a.- Calcular el valor de las variables termodinámicas
desconocidas en cada vértice.
b.- Deducir las expresiones del trabajo en cada etapa del ciclo
c.- Calcular el trabajo, el calor y la variación de energía interna
R=0.082 atm l/mol k; 1cal=4.186J; 1atm=1.013105Pa, cv=3R/2