TERMODINAMICA

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?