PROCESOS
TERMODINÁMICOS
Propósito: Identificar los procesos termodinámicos.
PROCESOS TERMODINÁMICOS
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Se dice que un sistema pasa por un proceso
termodinámico, o transformación termodinámica,
cuando al menos una de las coordenadas
termodinámicas no cambia. Los procesos más
importantes son:
Procesos isotérmicos
Procesos isobáricos
Procesos isócoricos
Procesos adiabáticos
PROCESO ISOTÉRMICO
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En este proceso la temperatura
permanece constante. Como la
energía interna de una gas ideal
sólo es función de la temperatura,
en un proceso isotérmico de un gas
ideal la variación de la energía
interna es cero (∆U= 0) La curva
hiperbólica se conoce como
isotérmica.
De acuerdo con la primera ley de
la termodinámica tenemos:
Q = ∆U +W.
Como ∆U = 0, entonces,
Q=W
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Ebullición del agua
En una vasija con agua que
tiene un termómetro y se
encuentra sobre una cocinilla
encendida,
se
puede
observar que una vez
alcanzada la temperatura de
ebullición ésta se mantiene
constante aunque el agua
continúa recibiendo calor de
la cocinilla.
EJEMPLO
EJEMPLO
Fusión del hielo
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Se coloca hielo en una
vasija que contiene
agua. Se observa que
la temperatura del
agua alcanza 0º C. Esta
temperatura
se
mantiene
constante
durante el proceso de
fusión del hielo.
PROCESO ISOBÁRICO
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La presión permanece constante,
en este proceso, como la presión se
mantiene constante, se produce una
variación en el volumen y por
tanto el sistema realiza trabajo o se
puede realizar trabajo sobre el
sistema.
De acuerdo con la primera ley de la
termodinámica, tenemos:
Q = ∆U +W
Lo que quiere decir que en un
proceso de tipo isobárico tanto el
calor transferido como el trabajo
realizado ocasionan una variación
de la energía interna.
El proceso térmico que se
desarrolla en una olla
presión de uso doméstico,
desde el momento que se
coloca al fuego hasta que
escapa por primera vez
aire a través de la
válvula, corresponde a un
proceso
a
volumen
constante
EJEMPLO
PROCESO ISOCÓRICO
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Es un proceso o en el cual el volumen permanece
constante; ΔV = 0. Esto implica que el proceso no
realiza trabajo presión-volumen, ya que éste se
define como: ΔW = PΔV
Aplicando la primera ley de la termodinámica,
podemos deducir que Q, el cambio de la energía
interna del sistema es: Q = ΔU para un proceso
isocórico: es decir, todo el calor que transfiramos al
sistema quedará a su energía interna, U.
Si la cantidad de gas permanece constante,
entonces el incremento de energía será
proporcional al incremento de temperatura, Q =
nCVΔT donde CV es el calor específico molar a
volumen constante.
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La ebullición del agua en un
recipiente abierto. Como el
contenedor está abierto, el
proceso se efectúa a presión
atmosférica constante. En el
punto de ebullición, la
temperatura del agua no
aumenta con la adición de
calor, en lugar de esto, hay un
cambio de fase de agua a
vapor
EJEMPLO
PROCESO ADIABÁTICO
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Sistema que (generalmente, un fluido que realiza un trabajo)
no intercambia calor con su entorno.
El término adiabático hace referencia a elementos que
impiden la transferencia de calor con el entorno. Q= ∆U +W
Como Q =0, entonces,
∆U = -W.
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Dentro de un termo donde se
colocan agua caliente y cubos de
hielo,
ocurre
un
proceso
adiabático, ya que el agua
caliente se empezará a enfriar
debido al hielo, y al mismo
tiempo el hielo se empezará a
derretir hasta que ambos estén
en
equilibrio
térmico,
sin
embargo no hubo transferencia
de calor del exterior del termo
al interior por lo que se trata de
un proceso adiabático.
INFLADOR DE CAUCHOS DE
BICICLETA
La compresión de un inflador de
bicicleta es un proceso que se
realiza con rapidez, por lo cual
no se produce intercambio de
calor con el medio y por lo tanto
puede ser considerado un
proceso
adiabático.
La
comprensión adiabática hace
que el gas contenido en el
inflador se caliente.
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EJEMPLO
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DESTAPE DE UNA BOTELLA DE
REFRESCO
Al destapar una botella se
refresco el gas contenido en ella
se expande en un periodo de
tiempo muy corto, por lo cual no
alcanza a haber intercambio de
calor con el medio, por lo tanto
dicho
proceso
se
puede
considerar
una
expansión
adiabática que enfría el gas y
condensa el aire en contacto con
él.
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EXTINTOR DE INCENDIOS
Existe un tipo de extintores de
incendio
que
contienen
dióxido de carbono a alta
presión. Al usar dichos
extintores se libera el gas
contenido en ellos en un
proceso
de
expansión
adiabática que hace que el
gas salga a una baja
temperatura.
EJEMPLO
MODELACION:
http://portal.perueduca.edu.pe/modulos/m_ter
modinamica1.0/simulacion.htm
http://fisica.usach.cl/~lhrodrig/calortermod.pdf
SIMULACION:
EJERCITACION:
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