La primera ley de la termodinámica establece que la energía se conserva en los procesos termodinámicos. Matemáticamente, el cambio en la energía interna de un sistema durante un proceso depende de la energía transferida a través del calor y el trabajo. Se describen los conceptos de trabajo, calor, entalpía y energía interna, y las ecuaciones que rigen los balances energéticos para sistemas cerrados y abiertos.

1. INSTITUTO
TECNOLOGICO
SUPERIOR DE
ACAYUCAN
DOCENTE: OMAR FUENTES MATEOS.
ALUMNO: AZAEL GONZALEZ FRANCISCO.
TRABAJO UNIDAD 3
LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA
(ENERGIA).

2. INTERACCIONES DEL TRABAJO
INTERACCIÓN MECANICA:
¿QUE ES EL TRABAJO?
 SE PRODUCE LA MODIFICACIÓN DEL ESTADO DE UN SISTEMA
TERMODINÁMICO POR LA ACCIÓN DE UN SISTEMA MECANICO
EXTERNO O A TRAVÉS DE UN PARED ADIABATICA.
 CUANDO UNA FUERZA EXTERNA ACTÚA SOBRE UN SISTEMA Y
LE PRODUCE UN DESPLAZAMIENTO O UNA DEFORMACIÓN , SE
DICE QUE EL SISTEMA SOPORTA UN TRABAJO ELEMENTAL:

3. INTERACCIONES DEL TRABAJO
• El trabajo termodinámico se define como la energía que se transfiere entre
un sistema y su entorno cuando entre ambos se ejerce una fuerza.
Numéricamente, el trabajo infinitesimal “d‾W” que realiza una fuerza “F” al
sufrir su punto de aplicación un desplazamiento “dr” viene dado por la
expresión:
• Siendo por lo tanto una magnitud escalar. El trabajo total en un
desplazamiento finito del punto de aplicación de la fuerza se obtiene por
integración de la expresión anterior:
• Para lo cual es necesario conocer la relación entre “F” y “dr” si la fuerza no
es constante.

4. CUANDO UNA FUERZA ACTÚA SOBRE UN SISTEMA
TERMODINAMICO TIENE EL MISMO SENTIDO QUE EL
DESPLAZAMIENTO.
SE RALIZA TRABAJO SOBRE EL TRABAJO EL SISTEMA; EL
TRABAJO SE CONSIDERA POSITIVO.
CUANDO LAS FUERZAS EXTERNAS ES OPUESTAS AL
DESPLAZAMIENTO EL TRABAJO ES REALIZADO POR EL
SISTEMA Y SE CONSIDERA NEGATIVO.

5. INTERACCIO
NES DEL
TRABAJO

6. INTERACCIONES
DE CALOR
ES LA FORMA DE ENERGÍA QUE SE
TRANSMITE A TRAVÉS DEL LÍMITE DE UN
SISTEMA QUE ESTÁ A UNA TEMPERATURA A
OTRO SISTEMA (O AL MEDIO EXTERIOR) A
UNA TEMPERATURA MAS BAJA DEBIDO A LA
DIFERENCIA DE TEMPERATURA ENTRE LOS
DOS SISTEMAS.
EL CALOR ES UNA FUNCIÓN DE
TRAYECTORIA Y SU DIFERENCIAL ES
INEXACTA, LUEGO
LA CANTIDAD DE CALOR TRANSMITIDA
CUANDO EL SISTEMA QUEDA SOMETIDO A
UN CAMBIO DE ESTADO DEL ESTADO 1 AL
ESTADO 2, DEPENDE DE LA TRAYECTORIA
QUE SIGA EL SISTEMA DURANTE EL CAMBIO
DE ESTADO.

7. INTERACCIONES
DE CALOR
 NI EL CALOR NI EL TRABAJO SON PROPIEDADES DE UN
CUERPO EN EL SENTIDO DE PODER ASIGNARLE UN
VALOR A LA CANTIDAD “CONTENIDA” EN EL SISTEMA.
 EL CALOR, EN CAMBIO, ES UNA MEDIDA DE LA
ENERGÍA TRANSFERIDA POR MEDIO DE UNA
DIFERENCIA DE TEMPERATURA.
 LA TERMODINÁMICA ESTUDIA LA TRANSFERENCIA DE
ENERGÍA QUE OCURRE CUANDO UN SISTEMA SUFRE
UN DETERMINADO PROCESO (TERMODINÁMICO) QUE
PRODUCE UN CAMBIO LLEVANDO DE UN ESTADO A
OTRO DEL SISTEMA.
 SI APLICAMOS UNA FUERZA SOBRE UNA SUPERFICIE
OBTENDREMOS UNA PRESIÓN SOBRE ESE LUGAR. LA
FUERZA APLICADA, AL PROVOCAR UN
DESPLAZAMIENTO, GENERA TRABAJO MECÁNICO.
 EN EL CASO DE LA PRESIÓN, QUE ACTÚA SOBRE LAS
PAREDES DE UN CUERPO EXTENSIBLE, EL
ENSANCHAMIENTO DE ESTE PRODUCE VARIACIÓN DE
VOLUMEN.

8.  EN TODAS REACCIÓN QUIMICA LA
MASA DE LOS DE LOS REACTIVOS
ES IGUAL A LA MASA DE LOS
PRODUCTOS.
 EN TODO SISTEMA CERRADO LA
MASA PERMANECE CONSTANTE.

9. LA MASA CONSUMIDA DE LOS REACTIVOS ES IGUAL A LA MASA
OBTENIDOS DE LOS PRODUCTOS.
EN UNA REACCION QUIMICA ORDINARIA LA MASA PERMANECE
CONSTANTE, ES DECI.
SE DICE ENTOCES QUE LA ECUACIÓN ESTA BALANCEADA.
POR LO TANTO UNA ECUACIÓN QUIMICA HA DE TENER EL MISMO
NUMERO DE ATOMOS DE CADA ELEMNTO A AMBOS LADOS DE LA
FLECHA.
LOS ATOMOS NI SE CREAN NI SE DESPRUYEN, DURANTE UNA
REACCIÓN QUIMICA.

10.  LA PRIMERA LEY, O LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGIA: LA ENERGIA NO
PUEDE CREARSE NI DESDRUISTE. SOLO PUEDE CAMBIAARSE DE UNA A OTRA, O SOLA
SE PUEDE AGREGAR AL SISTEMA DEL EXTERIOR, AL CUAL SE LE LLAMA ALREDEDORES.

11. REACCIÓN A LA VARIACIÓN DE LA ENERGIA DE UN SISTEMA Y LOS MECANISMOS
DE TRANSFERENCIA DE ENEGIA ENTRE EL SISTEMA Y EL ENTORNO.
EN ECUACIÓN MATEMATICA SE TRADUCE COMO:
Ó
LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA ES LA LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA
ENERGIA. Cv: CALOR ESPECIFICO A VOLUMEN CONSTANTE
EL CAMBIO DE ENERGIA INTERNA DE UN SISTEMA DURANTE UN PROCESO TERMODINAMICO
DEPENDE SOLO DE LOS ESTADOS INICIAL Y FINAL,NO DE LA TRAYECTORIA QUE LLEVA DE UNO
AL OTRO.

12.  NOTA QUE LA ENERGIA QUE ENTRA AL SISTEMA SE CONSIDERA
POSITIVA Y LA ENERGIA QUE SALE SE CONSIDERA NEGATIVA, POR
ΔU = q + w
ΔU: CAMBIO EN LA ENERGIA INTERNA
q: CALOR ABSORVIDO (+) O CEDIDO (-)
w: TRABAJO EFECTUADO POR EL SISTEMA (-) O SOBRE EL
SISTEMA (+)

13.  EL CALOR ESPECIFICO ES UNA PROPIEDAD INTENSIVA, NO
DEPENDE DE LA MATERIA, Y ES UN VALOR FIJO PARA CADA
SUSTANCIA. ASI, EL AGUA TIENE UN VALOR FIJO DE CALOR
ESPECIFICO, EL CUAL DEBEMOS ENTENDERLO COMO LA CANTIDAD
DE CALOR QUE PUEDE ABSORBER UNA SUSTANCIA: CUANDO
MAYOR SEA EL CALOR ESPECIFICO, MAYOR CANTIDAD DE CALOR
PARA ABSORVER ESA SUSTANCIA SIN CALENTARSE
SIGNIFICATIVAMENTE.

14.  EL CALOR ESPECIFICO C DE UNA SUSTANCIA ES LA CANTIDAD DE
CALOR NECESARIA PARA ELEVAR 1,0 GRADO LA TEMPERATURA DE
UNA UNIDAD DE MASA:
SE DEFINE LA CAPACIDAD CALORÍFICA COMO LA CANTIDAD
DE CALOR QUE SE DEBE SUMINISTRAR A TODA LA MASA DE
UNA SUSTANCIA PARA ELEVAR SU TEMPERATURA EN UNA
UNIDAD (KELVIN O GRADO CELSIUS). SE LA REPRESENTA CON
LA LETRA C (MAYÚSCULA).

15.  LA ENTALPÍA ES LA CANTIDAD DE ENERGÍA
CONTENIDA EN UNA SUSTANCIA. REPRESENTA
UNA MEDIDA TERMODINÁMICA LA CUAL
VIENE FIGURADA CON LA LETRA H EN
MAYÚSCULA, LA VARIACIÓN DE ESTA MEDIDA
MUESTRA LA CANTIDAD DE ENERGÍA ATRAÍDA
O CEDIDA POR UN SISTEMA
TERMODINÁMICO, ES DECIR, LA PROPORCIÓN
DE ENERGÍA QUE UN SISTEMA TRANSFIERE A
SU ENTORNO.
 DEL MISMO MODO QUE EXISTEN DIFERENTES
TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS Y CAMBIOS
DE ESTADO FÍSICO, EXISTEN TAMBIÉN VARIOS
TIPOS DE ENTALPÍA.

16.  ES UNA MAGNITUD FISICA, CON UNIDADES DE ENERGIA, QUE SE
DEFINE COMO:
H = U + pVΔU = Q + W
EN UN PROCESO A PRESIÓN CONSTANTE, LA VARIACIÓN DE
ENTALPIA DEL SISTEMA ES IGUAL A LA ENERGIA INTERCAMBIADA
MEDIANTE CALOR

17. EN TALPIA DE REACCIÓN:
ES EL CALOR ABSORVIDO O
DESPRENDIDO DURANTE
UNA REACCIÓN QUIMICA, A
PRESIÓN CONSTANTE .
EN TALPIA DE COMBUSTIÓN:
ES EL CALOR LIBERADO, A
PRESIÓN CONSTANTE, CUANDO
SE QUEMA UNA MOL DE UNA
SUSTANCIA.
EN TALPIA DE FORMACIÓN:
ES EL CALOR NECESARIO
PARA FORMAR UNA MOL DE
UNA SUSTANCIA, A PRESIÓN
CONSTANTE Y A PARTIR DE
LOS ELEMENTOS QUE LA
CONSTITUYEN.
EN TALPIA ESTANDAR:
SE CALCULA RESTANDO LAS
ENTALPÍAS ESTANDARES DE
FORMACIÓN DE LOS REACTIVOS
DE LAS ENTALPIAS ESTANDARES
DE FORMACIÓN DE LOS
PRODUCTOS.

18.  LA ENERGÍA INTERNA SE DEFINE COMO
LA ENERGÍA ASOCIADA CON EL MOVIMIENTO ALEATORIO
Y DESORDENADO DE LAS MOLÉCULAS.
 LA ENERGÍA INTERNA ES LA SUMA DE LAS ENERGÍAS DE
TODAS LAS PARTÍCULAS DE UN CUERPO.
 LA ENERGÍA INTERNA ES MUY DIFÍCIL DE CALCULAR YA
QUE SON MUCHAS LAS PARTÍCULAS QUE COMPONEN
UN CUERPO Y TIENEN MUCHOS TIPOS DIFERENTES DE
ENERGÍA.

19. SE DENOMINA ENERGÍA INTERNA (U) DE UN SISTEMA A LA
SUMA DE LAS ENERGÍAS CINÉTICA Y POTENCIAL DE TODAS
LAS PARTÍCULAS QUE LO COMPONEN.
LA VARIACIÓN DE LA ENERGÍA INTERNA (U) DE UN SISTEMA
ES IGUAL A LA SUMA DE LA ENERGÍA SUMINISTRADA EN
FORMA DE TRABAJO (W) MÁS LA APORTADA EN FORMA DE
CALOR (Q). MATEMÁTICAMENTE:
ΔU = Q + W
LOS SISTEMAS TERMODINÁMICOS NO SE CARACTERIZAN
POR TENER TRABAJO NI CALOR, SINO QUE TIENEN ENERGÍA
INTERNA. TRABAJO Y CALOR SIMPLEMENTE SON LAS
FORMAS DE VARIAR SU ENERGÍA INTERNA.

20.  SON AQUELLOS QUE SOLO PUEDEN INTERCAMBIAR
ENERGÍA CON EL ENTORNO, PERO NO MATERIA.
 UN SISTEMA CERRADO ES UNO QUE NO TIENE
INTERCAMBIO DE MASA CON EL RESTO DEL UNIVERSO
TERMODINÁMICO. TAMBIÉN ES CONOCIDO COMO MASA DE
CONTROL. EL SISTEMA CERRADO PUEDE TENER
INTERACCIONES DE TRABAJO Y CALOR CON SUS
ALREDEDORES, ASÍ COMO PUEDE REALIZAR TRABAJO A
TRAVÉS DE SU FRONTERA.
 LA ECUACIÓN GENERAL PARA UN SISTEMA CERRADO
(DESPRECIANDO ENERGÍA CINÉTICA Y POTENCIAL Y
TENIENDO EN CUENTA EL CRITERIO DE SIGNOS
TERMODINÁMICO) ES:
DELTA U = Q + W

21. BALANCE DE ENERGÍA PARA SISTEMAS CERRADOS
 UN SISTEMA ES CERRADO CUANDO LA MASA NO ATRAVIESA LOS LIMITES DEL SISTEMA DURANTE EL
PERIODO DEL BALANCE DE ENERGÍA.
 EN CONSECUENCIA EL BALANCE PARA ESTE SISTEMA ES EL SIGUIENTE:
 ENERGÍA NETA TRANSFERIDA = ENERGÍA FINAL – ENERGÍA INICIAL
RESULTADO:
 Q + w = ΔU + ΔEc + ΔEp, COMO W = 0.
TENEMOS Q = ΔU + ΔEc + ΔEp
DE DONDE Q = FLUJO CALORÍFICO TRANSFERIDO.
W = TRABAJO REALIZADO EN EL SISTEMA.
Q = VARIACIÓN DE LA ENERGÍA INTERNA.
ΔEc = VARIACIÓN DE LA ENERGÍA CINÉTICA.
ΔEp = VARIACIÓN DE LA ENERGÍA POTENCIAL.

22.  UN SISTEMA ABIERTO ES CUANDO LA MASA ATRAVIESA LOS
LIMITES DEL SISTEMA DURANTE EL PERIODO DEL BALANCE DE
ENERGÍA.
 EN CONSECUENCIA EL BALANCE DE ENERGÍA PARA ESTE
SISTEMA ES EL SIGUIENTE:
 ENERGÍA NETA TRANSFERIDA = ENERGÍA FINAL – ENERGÍA
INICIAL.
 RESULTANDO: Q + Ws = ΔH + ΔEc + ΔEp.
 DE DONDE: Q (FLUJO CALORIFICO TRANSFERIDO), Ws (TRABAJO
REALIZADO EN EL SISTEMA), ΔH (VARIACIÓN DE ENTALPIA), ΔEc
(VARIACIÓN DE LA ENERGIA CINETICA), ΔEp (VARIACIÓN DE LA
ENERGIA POTENCIAL).