TERMODINÁMICA BÁSICA

UIM detallada descripción de una máquina actual -el motor de gasolina -sin exigir del estudiante preparación alguna en termodinámica, tal como sucedió a los que emplearon la m,'iquina de Watt. la lógica interna de este te xto es consecuencia de lo ante rior; por eso departe del orden tradicional de los textos básicos: dime,¡sio/le5 y unidades; sistema. clasificació ,r de sistl.'mus (abil.'rto, cerrado, ais/ado .. .), estado, Il.'mperatura, vo/uml.'n especifico, presión, ... y posponemos el concepto de reversibilidad hasta contarconel deentropia.

La termodinámica es la rama de la física que describe los estados de equilibrio a nivel macroscópico. Constituye una teoría fenomenológica, a partir de razonamientos deductivos, que estudia sistemas reales, sin modelizar y sigue un método experimental. Los estados de equilibrio son estudiados y definidos por medio de magnitudes extensivas tales como la energía interna, la entropía, el volumen o la composición molar del sistema, o por medio de magnitudes no-extensivas derivadas de las anteriores como la temperatura, presión y el potencial químico; otras magnitudes tales como la imanación, la fuerza electromotriz y las asociadas con la mecánica de los medios continuos en general también pueden ser tratadas por medio de la termodinámica.

Conocemos varias formas de energía ORGANIZADA: cinética, potencial (gravitatoria, elástica, electromagnética) que surge de considerar que los átomos o moléculas actúan en forma organizada. Pero, se puede impartir a los cuerpos un movimiento desorganizado en su interior, no del cuerpo, sino de las partículas que forman el cuerpo. La energía térmica es la energía cinética del micromundo... Calor: es la energía térmica en tránsito. i.e. es la energía del movimiento aleatorio de las moléculas transferidas de un cuerpo a otro. Un cuerpo almacena energía térmica; no almacena calor!!!. Se transfiere calor (parecido a la noción de viento como aire en movimiento). La energía térmica de un objeto puede ser aumentada o disminuida por distintos mecanismos: golpeando, frotando (i.e. haciendo trabajo), poniéndolo en contacto con algo a mayor temperatura o iluminándolo (radiación).

De la Primera Ley de la Termodinámica:   dU Q W (1) Pero   op W P dV y para procesos cuasiestáticos:  op sistema PP entonces:   W PdV (2) Para procesos reversibles:   rev QQ

es el fundador de la Termodinámica como disciplina teórica, escribió su trabajo cumbre a los 23 años. Este escrito estuvo desconocido durante 25 años hasta que el físico ingles William Thomson alias Lord Kelvin redescubriera la importancia de las propuestas contenidas en él. Llamó la atención de Carnot el hecho de que no existieran teorías que avalaran las propuestas utilizadas en el diseño de las máquinas de vapor y que todo ello dependiera de procedimientos enteramente empíricos. Para resolver la cuestión propuso que se estudiara todo el procedimiento desde el punto de vista más general, sin hacer referencia a un motor, máquina o fluido en especial.

1. ¿Cuántos cubos de hielo (a 0°C) deben agregarse a un tazón que contiene 1 litro de agua hirviendo a 100°C para que la mezcla resultante alcance una temperatura de 40°C? suponga que cada cubo de hielo tiene una masa de 20 g, que el tazón y el entorno no intercambian calor con el agua, y que el calor específico promedio del agua es 4.2x10 3 J/Kg°C y que el calor latente de fusión del hielo es 3.34x10 5 J/Kg. El calor cedido por la masa de agua hirviendo es:

ELECTROMECANICA FICHA 575452 CENTRO INDUSTRIAL Y DEL DESARROLLO TECNOLOGICO REGIONAL SANTANDER BARRANCABERMEJA 2014 los que se transfiere energía como calor y como trabajo.

P = 8 MPa : H 1 = 17, 787 J mol S 1 = 80.449 J mol P = 3 MPa : H 2 = 18, 215 J mol S 2 = 89.514 J mol K Entonces, recordando que ∆ G = ∆ H − T ∆ S, entonces: ∆ H = 428 J mol ∆ S = 9.065 J mol K