Conlusiones y fórmulas

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Ecuación de estado de un gas ideal
pV=nRT

Ecuación de una transformación adiabática
Pv=CTE

Relación entre los calores específicos
cp-cV=R

Índice adiabático de un gas ideal
Y=Cp/Cv

Primer Principio de la Termodinámica
AU=Q-W


Transformación Calor Trabajo Var. Energía Interna

Isócora (v=cte) Q=ncV(TB-TA) 0 AU=ncV(TB-TA)
Isóbara (p=cte) Q=ncp(TB-TA) W=p(VB-VA) AU=ncV(TB-TA)
Isoterma (T=cte Q=W W=nRTlnVb/V AU=0
Adibática (Q=0) 0 W=-AU AU=ncV(TB-TA)

Que significan cada uno de los elementos de la ecuación general de PV= nRT?

P
= la presión (atm)

V
=Volumen…( generalmente en litros)

N
= número de moles (generalmente en la ecuación es 1 mol)

R
= constante… (2cal/molK)
(0.082atm*Lt/molK)
(8.31J/molK )
Nosotros sabemos que (1atm *Lt = 101.39(J))





Es bueno recordar que…
• El calor absorbido (signo positivo) Qabs.
• El calor cedido (signo negativo) Qced
• El trabajo realizado, suma de los trabajos en cada una de las etapas,Wtotal.
• La variación de energía interna AU
• Si el sistema realiza trabajo( signo positivo)
• Si al sistema le realizan trabajo (signo negativo)

A= significa delta en este resumen ya que no pudimos hacer el verdadeo símbolo que es como un pequeño triángulo


Ciclo de Carnot

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Es un ciclo termodinámico ideal reversible entre dos fuentes de temperatura.

Las máquinas que realizan este proceso se denominan máquinas de Carnot. (ver figura del lado izquierdo)

El rendimiento viene dado por la ecuación que ya conocemos de

W/Q1 ..o lo mismo que seriá … Q1-Q2/Q1

El ciclo de Carnot consta de cuatro etapas (ver imagen del lado derecho)


Fase 1 = Expansión isotérmica (del estado 1 al estado 2)

Fase 2= Expansión adiabática (del estado 2 al estado 3)

Fase 3= Compresión isotérmica (del estado 3 al estado4)

Fase 4 = Comprensión adiabática (del estado 4 al estado 1)

Gas ideal?

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Que es un gas ideal?

Es un gas que realmente no existe, pero que nos conviene imaginar para desarrollar ciertos principios. Un mol de gas ideal siempre ocupa un volumen de 22,4 litros a 0ºC y a presión atmosférica normal. En realidad no existe ningún gas que se comporte así solo se acercan. Entonces Gas ideal será uno que tendrá el mismo comportamiento simple, bajo todas las condiciones de temperatura y presión.

La ecuacion de estado de un gas ideal es pV=nRT

Termodinámica en general

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La termodinámica es una rama de la física que estudia los conceptos relacionados con el calor. En general se ocupa de las propiedades macroscópicas (grandes) de la materia, generalmente del calor, la temperatura y la energía, sus transformaciones y pasos de una a otra.

Estudia los intercambios de energía térmica entre sistemas y los fenómenos mecánicos y químicos que implican tales intercambios.

Calor significa energía en transito y dinámica es movimiento, por lo que deducimos que la termodinámica estudia la circulación de la energía y cómo la energía infunde movimiento.

Porque se desarrolló la termodinámica?

Históricamente, la termodinámica se desarrolló a partir de la necesidad de aumentar la eficiencia de las primeras máquinas de vapor.

Las variables termodinámicas son constantes típicamente la presión, la temperatura, el volumen y la masa.

Hay más leyes de Termodinámica pero nosotros consideraremos estas dos…

Primera Ley de la Termodinámica

Esta es la más importante de todas y también es conocida como principio de conservación de la energía, dice: "La energía no puede ser creada ni destruida, sólo puede transformarse de un tipo de energía en otro".

Entonces calor puede convertirse en trabajo mecánico y almacenarse, pero no es una sustancia material.

Experimentalmente se demostró que el calor, que originalmente se medía en calorías, y el trabajo o energía, medidos en Joule, eran completamente equivalentes. Una caloría equivale a 4,186 julios.

Segunda Ley de la Termodinámica

La segunda ley dice que "solamente se puede realizar un trabajo mediante el paso del calor de un cuerpo con mayor temperatura a uno que tiene menor temperatura". Por eso, siempre se observa que el calor pasa espontáneamente de los cuerpos calientes a los fríos hasta quedar a la misma temperatura.

Y que es la Entropía que muchas veces escuchamos hablar ?

Entropía es una fracción de energía de un sistema que no es posible convertir en trabajo.

También puede considerarse como una medida del desorden (espacial y térmico) del sistema.

Pues bien,ahora volviendo a lo de la segunda ley esta afirma que "la entropía, o sea, el desorden, de un sistema aislado nunca puede decrecer. Por tanto, cuando un sistema aislado alcanza una configuración de máxima entropía, ya no puede experimentar cambios: ha alcanzado el equilibrio"

ley de Boyle

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Mediante una serie de experimentos, Roberts Boyle determinó la relación entre la presión (P) y el volumen (v) de determinada cantidad de gas. Esta relación de P y V se conoce como Ley de Boyle.
A temperatura constante (T), el volumen (V) de una masa fija de gas es inversamente proporcional a la presión (P), lo cual puede expresarse como:
P•V=K
Esta ecuación dice que el volumen es inversamente proporcional a la presión, a masa y temperatura constante. Cuando la presión de un gas aumenta, su volumen disminuye y viceversa. Ver figura al lado de Boyle
Boyle demostró que, cuando la presión sobre determinada cantidad de un gas se duplicaba, manteniendo constante la temperatura, el volumen se reducía a la mitad del volumen original; al triplicar la presión del sistema, el nuevo volumen era la tercera parte del volumen original y así sucesivamente. Su demostración equivale a que el producto del volumen por la presión es constante, si no varía la temperatura:
PV=constante o PV=k (a masa y temperatura constantes)

Interesante

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Una cantidad determinada de sustancia ocupa un volumen mucho mayor si está en forma de gas que si está en forma de líquido o sólido. Por ejemplo, 1 mol(18.02g)de agua tiene 18 mL de volumen a 4ºC.De poder existir a la misma presión y temperatura, esa misma cantidad de agua ocuparía unos 22400mL en estado gaseoso, aumentando su volumen más de 1200 veces respecto al líquido (como sólo puede existir a una presión mucho menor, a esa temperatura, ocupa un volumen todavía más grande).De acuerdo con esta diferencia de volúmenes podemos suponer que;


1 ) las moléculas de gas están relativamente alejadas entre sí

2) los gases se pueden comprimir mucho y..

3)el volumen que ocupa un gas es, principalmente, espacio vacío.

CARACTERÍSTICAS Y BREVE RECORDATORIO

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Los gases constituyen el estado menos denso y más móvil de los tres estados de la materia. Un sólido tiene estructura rígida y sus partículas permanecen en posiciones esencialmente fijas. Cuando un sólido absorbe suficiente calor se funde y se vuelve líquido. La fusión se debe a que las moléculas, o iones, han absorbido la energía suficiente para romper la estructura rígida de red cristalina que tiene el sólido. Las moléculas o iones en el líquido tienen más energía que la que tenían en el sólido, y esto lo percibimos por su mayor movilidad. En el estado líquido, las moléculas se adhieren unas a otras. Cuando el líquido absorbe más calor, las moléculas con más energía salen de la superficie líquida y pasan al estado gaseoso, que es el estado de la materia de más movilidad. Las moléculas de gas se mueven a velocidad muy altas y tienen una energía cinética muy alta. La velocidad promedio de las moléculas del hidrógeno a 0°C es más de 1600 metros por segundo. Las mezclas de gases se distribuyen uniformemente dentro del recipiente donde estén confinadas.