Calor y trabajo

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Calor y trabajo
FISICOQUIMICA 2006
Clase Teórica 3 11 de Agosto
PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINAMICA
Dr. Silvia Alvarez salvarez_at_ffyb.uba.ar
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Interpretación molecular de calor y trabajo
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Primer Principio de la Termodinámica (1)
La variación de energía interna es igual a la
suma del trabajo y del calor recibido o cedido
por el sistema
La energía total del sistema permanece constante
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Primer Principio de la Termodinámica (2)
Sistema adiabático
El trabajo necesario para modificar un sistema
adiabático desde un estado A a un estado B es el
mismo cualquiera sea el tipo de trabajo realizado
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Primer Principio de la Termodinámica (3)
Definición mecánica del calor
Sistema cerrado
wad w q ?U w q ?U q w
Sistema cerrado
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Primer Principio de la Termodinámica (4)
Equivalente mecánico del calor
1 cal 4.184 J basada en las medidas de trabajo
(en J) y de calor (en calorías) La relación
implica la interconvertibilidad del movimiento
molecular (calor) y del movimiento macroscópico
(trabajo)
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Trabajo y Calor

• Trabajo de expansión

a) expresión general de trabajo
b) expansión libre
c) expansión contra una presión constante
d) expansión reversible
e) expansión isotérmica reversible
g) trabajo isotérmico vs trabajo adiabático

• Calor

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• Trabajo de expansión

a) Expresión general de trabajo (1)
dw - pex dV
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• Trabajo de expansión

a) Expresión general de trabajo (2)
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• Trabajo de expansión

b) Expansión libre (pex 0)
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• Trabajo de expansión

c) Expansión contra una presión constante
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• Trabajo de expansión

d) Expansión reversible
Proceso reversible (1)
proceso que se puede invertir mediante la
variación infinitesimal de una variable
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• Trabajo de expansión

d) Expansión reversible
Proceso reversible (2)
El sistema está en equilibrio con sus alrededores
constantemente El proceso ocurre a través de una
sucesión de infinitos equilibrios
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• Trabajo de expansión

d) Expansión reversible
w
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• Trabajo de expansión

e) expansión isotérmica reversible (1)
- RT ln V2 /V1
RT ln p2 / p1
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• Trabajo de expansión

e) expansión isotérmica reversible (2)
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• Trabajo de expansión

e) trabajo isotérmico vs trabajo adiabático (1)
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• Trabajo de expansión

e) trabajo isotérmico vs trabajo adiabático (2)
w isotérmico es mayor que el w adiabático (mayor
área debajo de la curva PV).
En el proceso adiabático no hay aporte de calor y
la temperatura del gas disminuye.
wexp isotérmico gt wexp adiabático
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• Trabajo de expansión

e) trabajo isotérmico vs trabajo adiabático (2)
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• Trabajo de expansión

e) trabajo isotérmico vs trabajo adiabático (3)
wexp isotérmico gt wexp adiabático
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Trabajo y Calor

• Trabajo de expansión

• Calor

a) Calor a volumen constante b) Calor a presión
constante
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• Calor

Calor a volumen constante (1)
dU dq dwexp dwe
dU dq dwexp dwe
Si el sistema no realiza trabajo
dU dq
integrando
DU qv
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• Calor

Calor a volumen constante (2)
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• Calor

Calor a presión constante (1)
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• Calor

Calor a presión constante (2)
dU dqp
dU PdV dqp
término que indica la variación de volúmen
dH dqp
DH Qp
integrando
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• Calor

Calor a presión constante (3)
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Entalpía (H)
Función termodinámica
dH dq dw Vdp pdV
we 0
dH dq - pdV Vdp pdV
dH dq Vdp
dH dqp
P cte
DH Qp
integrando
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Bibliografía
1. Química Física, Atkins, 6ta ed., Ed. Omega,
Barcelona, 1999 Cap. 2 El Primer Principio, los
Conceptos Conceptos Básicos 2.1 Trabajo, calor y
energía 2.2 El Primer Principio Trabajo y
Calor 2.3 Trabajo de expansión 2.4
Transferencias de calor 2.5 La
Entalpía 2.6 Procesos adabáticos 2.
Fisicoquímica. Ball, 1ra ed., International
Thomson Editores, Mexico, 2004 Cap. 2 Primera
Ley de la Termodinámica 2.2 Trabajo y
calor 2.3 Energía interna y Primera
Ley 2.4 Funciones de estado 2.5 Entalpía
Dra. Silvia Alvarez
salvarez_at_ffyb.uba.ar