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+
Es la parte de la Física que
estudia las leyes más
generales bajo las cuales
ocurren los fenómenos
térmicos.
Energía
Es la magnitud que caracteriza
la capacidad de los sistemas
para cambiar sus propiedades
o las propiedades de otros
sistemas, y estos cambios se
producen mediante:
 trabajo
Calentamiento
Radiación
W= P .V
Proceso mediante el
cual la energía se
intercambia entre los
sistemas mediante la
aplicación de
fuerzas.
W<0 (V1 > V2 )
W> 0 (V1 < V2 )
P
P
P1
P1
P2
W
V1
V2
W
V1
V2
Pág 4
Proceso mediante el
cual la energía se
intercambia entre los
sistemas debido al
movimiento de las
partículas.
Factor de conversión de
las unidades térmicas
en mecánicas y viceversa
Energía interna ( U )
U = EC + EP
Para el caso de un gas ideal
3
3
.T
U
∆U= =EC2=.2. .R. .R∆T
1era ley de la termodinámica
Q = W + U
La cantidad de calor (Q)
es igual al trabajo (W)
más la variación de la
energía interna (U).
Q = W + U
Q > 0: el calor es absorbido
por el sistema.
Q < 0: el calor es cedido por
el sistema.
Si el gas está sometido a un
proceso isocórico ( W = 0 ) .
3 ..R.T
Q=
Q = U
2
Q = W + U
Si el gas está sometido a un
proceso isobárico ( P = cte )
5 ..R.T
Q=
2
Si el gas está sometido a un
proceso isotérmico ( T= cte )
Q=W
P
U = U2 – U1
C
La energía internaPes
una
2 ,V2, T2
2esta no
función de estado,
B
depende del A
proceso, sino de
1
los estados
y final.
P Vinicial
T
1,
V2
1,
1
V1
V
El volumen de un gas
pasa a la presión
5
2
constante de 5.10 N/m
-2
-1
3
de 10 a 10 m cuando se
la suministraron 112 500 J
de calor ¿En cuánto varió
su energía interna?
Datos
5
2
Q = W + ∆U
P = 5.10 N/m
-2
3
V1 = 1.10 m
∆U = Q - W
V2 = 1.10-1 m3
4 J- 4,5.104J
∆U
=
11,25.10
Q = 112 500J
4
∆U = ?
∆U = 6,75.10 J
W = P.∆V
-2
-2
3
5
2
W = 5.10 N/m (10.10 -1.10 ) m
5
2
-2
3
W = 5.10 N/m (9.10 m )
W = 45.103 J = 4,5.104 J
Se han mezclado 0,8 kg de
agua a una temperatura de 25°C
con 0,2 kg de agua hirviendo,
la temperatura de la mezcla
resultó ser 40°C.Calcule la
cantidad de calor que cedió al
enfriarse el agua hirviendo y
la cantidad de calor que recibió
el agua más fría.
Q1= m1 ∙ c ∙ ( t2 – t1)
Q1=4200J/kg.°C.0,2 kg.(40°C-100°C)
Q1= – 50 400J
Q2= m2 ∙ c ∙ (t2– t1)
Q2= 50 400J
Q > 0; el sistema absorbe calor
Q < 0; el sistema cede calor
Un gas absorbe 1000 J de
3
calor y se dilata en 1m .Si
acumuló 600 J de energía
interna:
a)¿qué trabajo realizó?
b)si la dilatación fue a presión
constante,¿cuál fue el valor
de esta presión?
Datos
Q = W + U
Q = 1000 J
W = Q – ∆U
∆U = 600 J
∆V = 1m3
W=?
P=?
W = 1000J – 600J
W = 400 J
W = P ∙∆V
W
400 J
2 N/m2
4∙10
P=
=
=
∆V
1m3
Un gas se expande realizando
4
un trabajo de 5.10 J a una
5
presión constante de 2∙10
2
N/m , si este ocupó
inicialmente un volumen de
3
0,25 m . Determine el
volumen final.
datos
W = P.( V2 – V1 )
W = P.V2 – P.V1
W = 5∙104 J
P = 2∙105 N/m2
P.V
=
P.V
+
W
2
1
V1 = 0,25m3
P.V1+ W
V2 = ?
V2 =
El gas se
P
expande
V2 = 5.10 – 1 m3
2∙105 N/m2 . 0,25 m3 + 5.104 J
V2 =
2∙105 N/m2
V2 =
2
N/m .
3
m +
J
2
N/m
J = N.m
N.m
3
V2 =
=
m
2
N/m
Un cilindro cerrado por un émbolo móvil
contiene cierta cantidad de vapor. El sistema
se calienta y absorbe 202 J de energía,
mediante calor. El vapor varía su volumen en
3·10-5 m3 a la presión constante de 4·105 Pa.
Determina la variación de la energía interna
que experimenta el vapor.
Consideraciones
El proceso ocurre en condiciones cercanas al
equilibrio.
La presión es igual en todos los puntos del gas.
Incógnita
ΔU - ?
Datos
Q = 202 J
Δ V = 3·10-5 m3
P = 4·105 Pa
Q = ΔU + Wsist
ΔU = Q – Wsist
Wsist = F ΔS
Wsist = P A ΔS
Wsist = P ΔV
ΔU = Q – P ΔV
P = F/ A
F = PA
h2 A
ΔS
h1
ΔU = Q –P ΔV
Sustituyendo
ΔU = 202 J –
N
Pa = 2
m
5
4·10 Pa
N m3
=
J
2
m
ΔU = 202 J – 12 J
ΔU = 90 J
-5
3
3·10 m
La figura representa la expansión
de una determinada
masa de
nitrógeno. Durante el proceso, el
gas experimenta un aumento de
500 J en su energía interna.
Determina
la
cantidad
calor
asociada a la transferencia de
energía.
ΔU = 500 J
Q-?
Q = W + ΔU
P(105 N/m2)
W = P·ΔV
1,0
0
W = P·(V2– V1)
2,0
4,0
V(10–3 m3)
Q = P·(V2– V1) + ΔU
Q = P·(V2– V1) +ΔU
Sustituyendo por datos
Q=1·105 N/m2·(4 – 2)10–3 m3 + 500 J
Q = 200 J + 500 J
Q = 700 J
En esta transferencia de energía se absorben 7,0
·102 J .
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