INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA
"ANTONIO JOSÉ DE SUCRE"
AUTOR: LUIS LOPEZ 19154824
SEMESTRE III
CARRERA: MECÁNICA
PROFESORA: ING. RANIELINA RONDÓN
Primera
Ley De La Termodinámica
La primera ley de la termodinámica, es la
aplicación del principio de conservación de la energía, a los procesos de calor
y termodinámico:
ΔU=Q+W
La primera ley hace uso de los conceptos claves de
energía interna, calor, y trabajo sobre un sistema. Usa extensamente el estudio
de los motores térmicos. La unidad estándar de todas estas cantidades es el
julio, aunque algunas veces se expresan en calorías o BTU.
En los textos de Química es típico escribir la
primera ley comoΔU=Q+W. Por supuesto que es la misma ley, -la expresión
termodinámica del principio de conservación de la energía-. Exactamente se
define W, como el trabajo realizado sobre el sistema, en vez de trabajo
realizado por el sistema. En un contexto físico, el escenario común es el
de añadir calor a un volumen de gas, y usar la expansión de ese gas para
realizar trabajo, como en el caso del empuje de un pistón, en un motor de
combustión interna. En el contexto de procesos y reacciones químicas, suelen
ser más comunes, encontrarse con situaciones donde el trabajo se realiza sobre
el sistema, más que el realizado por el sistema.
Energía interna
La energía interna, U , es la energía propia del
sistema. Dado que las partículas que constituyen un sistema pueden trasladarse,
rotar y vibrar, la energía interna tiene una contribución debida a estos
movimientos, ésta es la energía cinética interna. Las moléculas poseen una
energía potencial interna debido a las interacciones intermoleculares e
intramoleculares, es decir, debido a la posición relativa de las partículas que
las forman. La energía interna es una propiedad extensiva y es función de
estado, por lo cual su diferencial es exacta.
Un ejemplo sencillo seria: Al remover con un taladro el agua contenida en un
recipiente, le estamos aplicando trabajo, que es igual al calor que este emite
al medio ambiente al calentarse. En este caso, el sistema puede ser el agua, el
medio sería el taladro, el aire circundante y todo lo que está fuera del
sistema que no sea agua (pues lo que está afuera recibirá calor del sistema).
Ejemplo
simple
Armstrong, Aldrin y Collins fueron los astronautas
del Apolo 11, primera nave espacial norteamericana que llegó a la Luna.
Armstrong y Aldrin descendieron en la superficie lunar, mientras que Collins
permaneció en la nave orbitando la Luna. Armstrong recogió muestras de piedras
lunares que trajo a este planeta azul para ser examinadas. Calcular el trabajo
realizado por Armstrong para levantar una piedra de 3 kg de masa a una altura
de 1.5 m en la Luna, donde 2 g 1.6m s-2.
w=
F.x= Fx cosθ= mgx cos0= 3kg1.6ms-2 1.5mcos0= 7.2 J
Dos
recipientes térmicamente aislados están conectados por un estrecho tubo
equipado con una válvula que inicialmente está cerrada. Uno de los recipientes,
de 16.8 L de volumen, contiene oxígeno a una temperatura de 300 K y una presión
de 1.75 atm. El otro, de 22.4 L de volumen, contiene oxígeno a una temperatura
de 450 K y una presión de 2.25 atm. Cuando la válvula se abre, los gases de los
dos recipientes se mezclan, y la temperatura y presión se hacen uniformes en
todo el sistema. (a) ¿Cuál es la temperatura final? (b) ¿Cuál es la presión
final?
