Primera ley de la termodinamica Flashcards
Que es un sistema termodinamico
Es un conjunto de elementos a los que conviene analizar como unidad y que pueden intercambiar calor con el medio
Cuando se considera que un proceso es termodinamico
Se lo considera termodinamico cuando hay un cambio en el estado termodinamico del sistema
Como es la convencion de signos en la primera y segunda ley de la termodinamica
Q positivo: entra calor al cuerpo (cocinar en una olla)
Q negativo: sale calor del sistema (una estufa)
W positivo: el sistema realiza trabajo sobre el medio (expansion por ejemplo)
W negativo: el entorno realiza trabajo sobre el sistema (compresion por ejemplo)
Tomando el caso de un cilindro con un piston, cuando el piston va en la misma direccion de la particula, y cuando va en distinta, cual va a ser W negativo y cual W positivo (la direccion luego del choque)
Cuando va en el mismo sentido comprime, por lo tanto W es negativo
Cuando va en sentido contrario expande, por lo tanto W es positivo
Cuando se dice que hay trabajo (tomando como ejemplo una molecula golpeando un piston)
Cuando con ese choque, ejerce una presion que a su vez genera un movimiento
A que es igual la multiplicacion de dX*A (siendo dX el movimiento de el piston continuando con el ejemplo)
A la variacion de volumen dV
Cuando hay mayor trabajo, ¿cuando tengo presion constante o cuando tengo presion variable?
Cuando tengo presion variable, ya que graficamente el area bajo la curva es mayor (ver grafica 19.6)
que formula utilizo si la presion es constante (proceso ISOBARICO)
W=p*(P2-P1)
Y si el volumen es constante?
En dicho caso no hay trabajo
Ademas del estado inicial y final, de que dependen el trabajo y calor realizados por un cuerpo. explique
Dependen de la trayectoria, ya que por ejemplo si primero aumento el volumen hasta el punto 2 y luego reduzco la presion, voy a tener mucho mas trabajo que si hago lo inverso (ver ejemplo pag. 650)
Si yo se que en un determinado punto, tengo un cierto valor de p,v y t, es valido decir que tengo una cantidad de trabajo W y una Q definida?
No! es un absurdo ya que son muchos los caminos que puedo tomar para llegar de un estado A a un estado B, y cada uno requiere su cantidad de trabajo y calor
Si un gas ideal sufre una expansion libre, que pasa con la temperatura?
No cambia
A que se refiere cuando se habla de calor y trabajo en un cuerpo
A nada! este concepto no existe (por lo visto en la flashcard 11)
Como definimos energia interna (tentativamente)
Como la suma de las energias cineticas y potenciales de cada una de las particulas de un sistema
Que sucede si agregamos calor a un cuerpo y este no realiza trabajo (respecto a la energia)
La energia interna aumenta en una cantidad igual a Q
Que sucede si un cuerpo realiza trabajo sobre su entorno y no se pierde ni gana energia en forma de calor
La energia interna disminuye en una cantidad igual a W
De las dos tarjetas anteriores, que podemos concluir respecto a la relacion entre W y la variacion de energia interna dU
Que si el trabajo es positivo, dU es negativo y viceversa
Como calculo la variacion de energia interna
dU=Q-W
En general que es lo que sucede cuando agregamos calor a un cuerpo (lo que busca expresar la formula Q=dU+W)
Sucede que parte del calor se absorve y agrega energia interna, mientras que otra parte “sale” en forma de trabajo
Q,W,dU pueden ser negativos, poisitivos y 0?
Si
Pero, si lo que calculamos gracias a la ley es el dU, como calcuamos U como tal
Podemos definir que la energía interna de un sistema tiene cierto valor en algún estado de referencia, y luego usar la ecuación anterior para definir la energía interna en cualquier otro estado. Esto es análogo a como manejamos la energía potencial en el capítulo 7, donde definimos arbitrariamente que la energía potencial de un sistema mecánico era cero en cierta posición
Si tanto Q como W dependen de la trayectoria, entonces dU tambien depende?
No, el cambio de energía interna de un sistema durante un proceso termodinámico depende sólo de los estados inicial y final, no de la trayectoria que lleva de uno al otro
En resumen, que dos grandes hechos podemos decir que representa la primera ley
Es correcto decir que la primera ley de la termodinámica representa la conservación de la energía en procesos termodinámico y el hecho de que la energía interna depende sólo del estado del sistema
Que significa que un proceso sea ciclico y que implica respecto a la energia interna
Significa que tarde o temprano el proceso va a volver a su estado inicial, lo cual implica que la variacion de energia interna debe ser 0, es decir, Q=W
Que significa que un sistema sea aislado y que implica respecto a la energia interna?
Significa que no pueden entrar ni salir trabajo y energia del mismo, lo cual implica que la energia interna no se altera en ningun momento, es decir, Q=W=0
Para recordar:
A la primera ley podemos aplicarla a cualquier situación en la que nos interesen los cambios de energía interna de un sistema, el flujo de calor hacia un sistema o desde éste, o el trabajo efectuado por o sobre un sistema.
Si me dan dU para una trayectoria de un punto A hasta un B, este dU es el mismo para cualquier trayectoria entre A y B
Cuando trabajo con la primera ley, que unidades debo usar para: la presion, el calor, la capacidad calorifica y la masa (tanto molar como la comun)
Para la presion: pascales
Para la capacidad calorifica: Joules
Para la masa: KG
Para el calor: watts
¿Que es un proceso adiabatico?
Es un proceso en el cual del sistema no entra ni sale calor por lo cual dU=-W (Q=0)
En muchos sistemas, el aumento de energía interna va acompañado por un aumento de temperatura; y una disminución de energía interna, de un descenso en la temperatura
¿Que es un proceso isocorico?
Es un proceso en el cual el volumen se mantiene constante, por lo cual dU=Q (W=0)
En un proceso isocórico, toda la energía agregada como calor permanece en el sistema como aumento de energía interna.
¿Que es un proceso isobarico?
Es un proceso en el que la presion se mantiene constante, por lo general ningun elemento (Q,W,dU) es 0
Un buen ejemplo es hervir agua ya que la presion sobre la olla es constante
¿Que es un proceso isotermico?
Es un proceso en que la temperatura se mantiene constante, generalmente ninguno de sus elementos (Q,W,dU) es 0
Para lograr este tipo de cambios se debe tratar con un intercambio de calor muy lento y un cambio en el que todo lo que entre como calor salga como trabajo
Para un gas ideal, ¿de que depende la enegia interna?
Depende unicamente de la temperatura. Por lo tanto, el cambio de energía interna durante un proceso debe estar determinado sólo por el cambio de temperatura.
Y en otros gases no ideales?
En general depende de la temperatura y la presion
Si tengo un gas ideal y quiero medir su capacidad calorifica, bajo que condiciones lo hago y como se llama (y denota)
Lo hago en un recipiente cerrado y a volumen constante, y esta capacidad se conoce como capacidad calorifica molar a volumen constante (Cv)
Y si tengo un solido o un liquido?
Lo hago a presion atmosferica constante, y a esta capacidad se la conoce como capacidad calorifica a persion constante (Cp)
Que pasa si ni el volumen ni la presion son constantes?
Voy a tener infinitas posibles capacidades calorificas
¿Porque para un mismo elemento Cp y Cv son distintos?
Son distintos ya que para el Cv requerimos volumen constante, y el sistema no realiza trabajo (todo el cambio de energia interna es el calor Q), en cambio para el Cp, el volumen tiene que variar si o si ya que sino la presion no se puede mantener constante, lo cual hace que este proceso lleve un trabajo W adicional (la variacion de energia va a ser calor + trabajo)
¿Que pasa si el volumen disminuye durante el calentamiento?
Entonces Cv va a ser mas grande que Cp ya que W es negativo y el suministro de calor es menor en el Cp
¿Cual es la relacion entre Cp y Cv?
Cp = Cv + R (siendo R la constante de gases universales)
¿Que es el cociente de capacidades caloríficas?
Este es el cociente entre Cp y Cv, que se denota como gamma
(Cp/Cv = Gamma)
De la ecuacion anterior, que podemos decir sobre gamma
Que en gases ideales, SIEMPRE, va a ser mayor que 1 ya que Cp es mayor que Cv
Gracias a este cociente, que relacion podemos establecer entre Cp, Cv y R
Cp= 5/2 R (1,67)
Cv= 7/2 R (1,40)
Gracias a este cociente, que relacion podemos establecer entre Cp, Cv y R (tener en cuenta monoatomico y diatomico)
Cp= 5/2 R (1,67)
Cv= 7/2 R (1,40)
Cv monoatomico: 3/2 R
Cp monoatomico: 5/2 R
En que casos es valida la ecuacion dU=n.Cv.dT
Es valida solo cuando tenemos un gas ideal o para cualquier sustancia pero SOLO CUANDO ES UN PROCESO A VOLUMEN CONSTANTE
Si expando un gas ideal adiabaticamente, que pasa con el trabajo y con su temperatura
El trabajo es positivo (y por tanto la variacion de energia negativa) y su temperatura baja. Si se comprime sucede al reves
Para un gas ideal, sometido a un proceso adiabatico y a un proceso isotermico, en general, cual va a ser la diferencia entre esas curvas?
En cualquier punto, la curva adiabatica va a ser mas inclinada que la isoterma
Entonces, en un proceso adibatico, como no entra calor, la temperatura no varia?
Incorrecto, en un proceso adiabatico, la temperatura puede variar (y en general lo hace) ya que el cambio de temperatura se debe al trabajo realizado por el sistema o sobre él; no hay flujo de calor. (recordemos que el calor es transferencia de energia por diferencia de temperatura)
¿Cual es la formula que relaciona volumen y temperatura para un proceso adiabatico de un gas ideal?
¿Y para relacionar presion y volumen?
T1V1^(gamma-1)=T2V2^(gamma-1)
P1V1^(gamma-1)=P2V2^(gamma-1)
Para estas ecuaciones, la temperatura debe estar siempre en…
Kelvin
Recordar:
nuestros resultados sólo son válidos para un proceso tan rápido, que no permite un intercambio de calor apreciable con el entorno (así que Q = 0 y el proceso es adiabático); pero que es lo bastante lento como para que el sistema no se aleje mucho del equilibrio térmico y mecánico.
Si el proceso es una expansion, que pasa con T1 respecto de T2?, ¿ y con P1V1 respecto de P2V2?
En una expansion T1 es mayor que T2, y P1V1 es mayor que P2V2
¿Cual es la formula para obtener el trabajo en un proceso adiabatico de un gas ideal?
W= (1/gamma-1)*(p1v1-p2v2)
En un gas ideal, proceso adiabatico, que pasa con los signos de T respecto de V
Son opuestos
Que tiene mayor presion, una muestra comprimida adiabaticamente o isotermicamente (para dos muestras exactamente iguales)
La adiabatica ya que aumenta en un factor de 2^gamma mientras que la isotermica aumenta en un factor de 2
