PARA PROCESO ISOMÉTRICO
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
ARTURO PAZMIÑO VÉLEZ
CALOR
Definición.- Es la energía térmica en transición debido a un cambio de temperatura.
CALOR
Representación simbólica de calor es Q.
CALOR
Unidad del Calor: Joules [J].
CALOR
La expresión matemática del calor es:
∆Q = ncv∆T (Proceso Isométrico)
EVALUACIÓN
Escriba la definición de Calor y su respectiva unidad.
La expresión matemática para
encontrar el calor en un proceso isométrico es ∆Q = ncP∆T?
Verdadero Falso
EJERCICIO
Un cilindro contiene 2.5 moles de un gas monoatómico y se calienta a volumen constante desde 25oC hasta 45 oC, calcule el calor del gas.
SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Datos:
Ti= 25 oCTf= 45 oCMasa = 2.5 molesR= 8.314 J/mol KGas monoatómico
SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Incógnita:
Calor Q
SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Dado que el gas encerrado en un cilindro es monoatómico y se calienta mediante un proceso isométrico, entonces el calor específico es :
cv = 3/2 R = 12.5 J/ mol K.
SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Cambiando las temperaturas a Kelvin:
Ti= 25 oC = 298 K
Tf= 45 oC = 318 K
SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Aplicando la expresión matemática de encontramos la variación del calor en el proceso:
∆Q = ncv∆T
∆Q = (2.5 moles)(12.5 J/ mol K)(318 K – 298 K) = 625 J
EVALUACIÓN
Un cilindro contiene 3.0 moles de un gas monoatómico y es calentado a volumen constante desde 20oC hasta 60 oC, encuentre la variación de calor del gas.
TRABAJO
Definición.- Es la energía mecánica en transición debido a un cambio de posición.
TRABAJO
Representación simbólica de trabajo es W.
TRABAJO
Unidad de Trabajo: Joules [J].
TRABAJO
La expresión matemática del trabajo es:
∆W = P∆V = 0 (Proceso Isométrico)
EVALUACIÓN
Escriba la definición de Trabajo. El trabajo para un proceso isotérmico
se lo calcula con la expresión ∆W = P∆V y el resultado siempre es una constante diferente de cero?
Verdadero Falso
EJERCICIO
Un recipiente contiene 1.5 moles de un gas monoatómico y se calienta a volumen constante desde 30oC hasta 55
oC, calcule el trabajo realizado por el sistema.
SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Datos:
Ti= 30 oCTf= 55 oCMasa = 1.5 molesR= 8.314 J/mol KGas monoatómico
SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Incógnita:
Trabajo W
SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
El trabajo en un proceso termodinámico se lo puede encontrar con la siguiente ecuación: ∆W = P∆V = P (V2 – V1)
SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
El proceso que realiza el sistema es isométrico (volumen constante) , entonces:
V2 = V1
El trabajo realizado será: ∆W = P (V2 – V1) = 0
EVALUACIÓN
Un cilindro contiene un mol de un gas monoatómico y es calentado mediante un proceso isométrico desde 10oC hasta 70 oC, encuentre el trabajo efectuado por el sistema.
ENERGÍA INTERNA
Definición.- Es la energía térmica almacenada en el interior de una sustancia de un sistema.
ENERGÍA INTERNA
Representación simbólica de Energía Interna es U.
ENERGÍA INTERNA
Unidad de la Energía Interna: Joules [J].
ENERGÍA INTERNA
Expresión matemática.- La expresión matemática de la energía interna es:
∆U = ncv∆T [J] (Proceso Isométrico)
EVALUACIÓN
Escriba la definición de Energía Interna.
Identifique cuál de las siguientes opciones es la expresión matemática correcta para encontrar la energía interna en un proceso isométrico.
a)∆U = ncp∆T
b)∆U = P∆Vc)∆U = P∆Td)∆U = V∆Te)∆U = ncv∆T
EJERCICIO
2.5 moles de H2 se calienta mediante un proceso isométrico desde 15oC hasta 75oC, calcule el cambio de energía interna del gas.
SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Datos:
Ti= 15 oCTf= 75 oCMasa = 2.5 molesR= 8.314 J/mol KGas diatómico
SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Incógnita:
Cambio de Energía ∆U
SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Para calcular la energía interna de un proceso isométrico es:
∆U= ncV∆T
Según la tabla para un gas diatómicocV = 20.4(J/ mol K).
SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Cambiando las temperaturas a Kelvin: Ti= 15 oC = 288 K Tf= 75 oC = 348 K
SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Calculando la Energía interna sería:
∆U= ncV∆T
∆U= (2.5 moles)(20.4J/ mol K)(348 K – 288 K)=3060 J
EVALUACIÓN
Un mol de H2 es calentado desde 15oC hasta 75 oC y durante el proceso su volumen no cambia, encuentre la variación de energía interna del gas.
PRIMERA LEY DE LA TERMONDINÁMICA
La primera Ley de la Termodinámica explica la conservación de la energía en la cual involucra la Energía interna (U), el Trabajo (W) y el Calor (Q),
PRIMERA LEY DE LA TERMONDINÁMICA
Expresión matemática.- El cambio de energía interna de un sistema térmico que va desde un estado A a un estado B es:
BAAB QUUU
EVALUACIÓN
Se tiene los siguientes enunciados en la aplicación de la primera Ley de la Termodinámica para un proceso isométrico:
Cuál (es) de los enunciados es (son) verdaderos, seleccione
alternativa es la correcta:
a) Solo Ib) I y IIIc) III y IVd) I y IIe) II y III
0. BAWI
UQII BA .
BABA WQIII .
0. UIV
EJERCICIO
Un sistema térmico compuesto por dos mol de O2, sigue el proceso mostrado en la representación pictórica a continuación, para la trayectoria A – B, calcule la variación de la energía interna del sistema.
P (105 Pa)
V(10-3m3) 25 45
1.7
1.3
B
A
SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Datos:
PA= 1.3 x 105 PaPB= 1.7 x 105 PaV = 25 x 10-3 m3
Masa = 2.0 molesR= 8.314 J/mol KGas diatómico
SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Incógnita:
Cambio de Energía ∆U
SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
El proceso mostrado en la representación pictórica es Isométrico, entonces para encontrar la Energía interna se aplica la ecuación:
Donde: ∆Q = ncV∆T
BAAB QUUU
SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
Se procede a calcular en valor la temperatura inicial y la temperatura final, para ello se utiliza los datos mostrados en la representación pictórica con la ecuación PV=nRT
SOLUCIÓN DEL EJERCICIO
De la tabla obtenemos el valor de cv que es igual a 21.1 J/ mol K para el O2 entoncesla energía interna es:
∆U =∆Q = ncV∆T = (2.0 moles)(21.1 J/ mol K)(255.7 K – 195.5 K) = 2540.4 J
EVALUACIÓN
Un sistema térmico compuesto por un mol de N2, sigue el proceso mostrado en la representación pictórica a continuación, para la trayectoria B – C, calcule la variación de la energía interna del sistema.
P (105 Pa)
V(10-3m3) 10 30
2.1
1.5
B
C
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