Tipos de cambios

1. Isotérmico

2. Isobárico

3. Isocórico

4. Adiabático

5. Reversible

6. Irreversible o expontáneo

Todos los cuerpos al producir movimiento se dice que tienen calor, un pizarrón, aunque no se mueva tiene una pequeña cantidad de calor, esto es porque toda sustancia sólida tiene movimiento en sus moléculas y el calor es la energía producida por el movimiento de |las moléculas de un objeto, es así que por el calor o aumento de temperatura hace que el mercurio suba a través del tubo de un termómetro, esto lo hace por el fenómeno conocido como la dilatación.

Calor

• Q = Energía térmica en tránsito• Unidad de Calor = joule, erg, caloría• Caloría: • Es la cantidad de calor que debe añadirse o extraerse

para cambiar la temperatura de 1 gramo de agua en 1º C.

• Nota: Convención de signos. Q absorbido positivo Q cedido negativo

CAMBIO REVERSIBLE

El presente diagrama, representa el motor de combustión interna, el cual utiliza la gasolina como combustible.Este motor, permite la transformación de la energía química del combustible, mediante su combustión, en energía mecánica utilizada para el movimiento de las partes del motor, de las partes mecánicas de comunicación entre el motor y las ruedas y de las ruedas para mover el vehículo.

Inicio del cambio: encendido del motor, etapa 3 del ciclo de Otto, término desplazamiento 100 m.

La energía química del combustible, obtenida de la combustión de la gasolina, (explosión violenta) permite que la presión en el interior del cilindro aumente instantáneamente es decir a volumen constante, y luego una expansión adiabática produciendo trabajo mecánico que se usa para:

1. Mover las piezas del motor.2. Mover las piezas que comunican el

movimiento del motor a las ruedas.3. Mover las ruedas4. Para iniciar el movimiento del carro, es decir

vencer la fricción estática, entre las ruedas y la pista.

5. Para mantener el movimiento del carro, es decir vencer la fricción dinámica, entre las ruedas y la pista.

¿Será posible ir en reversa y recuperar la energía mecánica (trabajo adiabático) que obtuvimos en la

expansión del pistón?

“INTENTEMOSLO”

Empecemos:1. Vencer la fricción estática para mover el

carro.2. Vencer la fricción dinámica para mantener el

carro en movimiento de 100 m a 0 m.3. Tanto en 1 como 2, venciendo la fricción de

las partes que comunican el movimiento de las ruedas

4. La fricción de las ruedas con la pista5. Al mismo tiempo las partes del motor

Hay algo que tanto para ir de 0 a 100 y 100 a 0 siempre aparece y que hay que vencer.

¿Cómo se llama?

FRICCION

Y la fricción es energía que se gasta y no se

recupera

Por tanto para al ir de 0 a 100 y de

100 a 0, es imposible

recuperar todo el trabajo de

expansión del pistón

Es decir lo anterior es un cambio IRREVERSIBLE

¿Por qué?

Para que sea reversible

¿Qué no debe existir?

¿Se podrá eliminar esta?

Una mirada final

GraciasVíctor Augusto Castro Zavaleta

Ingeniero QuímicoMaestro en Química

Universidad Industrial de Santander

Bucaramanga - Colombia

Concepto de Trabajo y Energía

Teorema de Trabajo y Energía:

δW = Fx dx

Energía mecánica: energía cinética mas energía potencial

Ec = ½ mu2 Energía Cinética

EP = mgh energía potencial

Trabajo realizado sobre una partícula por la fuerza que actúa sobre ella es igual a la variación de la energía cinética de la partícula.

Energía Potencial (Ep)Emecanica= Ec + Ep

dx

L

Trabajo

A FSistema

Sistema: gas contenido en el cilindro pistónTipo de sistema: cerradoCambio: compresión

P

Los alrededores (pistón) comprimen al sistema: Para que esto suceda es necesario que la presión de los alrededores debe ser mayor que la presión del sistema (gas).

Debemos suponer que no existe rozamiento entre las paredes del cilindro y el pistón, esto con finalidad de que la presión del pistón se transmita directamente al sistema.

Para que la presión de los alrededores pueda ser percibido por el sistema (gas), es necesario que haya contacto entre ambos a través de la pared o límite del sistema?. Para el caso de la figura este contacto es a través del área A.

Recordemos la definición de presión (P) F

AdA

dFP PdAdF PAF

F

A

Fy

Fx

θ cosFFx cosFPA

¿Cuánto mayor debe ser la presión de los alrededores con respecto a la del sistema?

δW = FXdx P = F/A

δW = P A dx δW = P dV

2

1

V

VdVPW Sistema cerrado, proceso reversible a presión constante

dV =Adx

Cambio compresión del sistema

sistema

Psistema>PalrededoresPara que el cambio se produzca es necesario que se cumpla:

Si suponemos que la Psistema es ligeramente superior a la Palrededores, la expansión será ligeramente (lenta) y si el incremento de presión sería un diferencial de presión, entonces originará un diferencial de incremento de presión y como consecuencia de esto un incremento de un diferencial de volumen del sistema, o sea:

δWsistema = Psistema dVsistema

Cambio expansión del sistema

Psistema≈Palrededores

Si el diferencial de presión, tiende al límite, entonces el cambio será tan lento que en esa condición se puede expresar lo siguiente:

La trayectoria de la expansión dependerá de la variación de la presión de oposición. Por ejemplo, si el cambio puede es a presión constante, la presión de oposición será constante, y el cambio terminará cuando la presión del sistema se iguala a la presión de oposición. El trabajo será:

Wsistema = Poposición (Vfinal-Vinicial)

δWsistema = Psistema dVsistema

Por tanto el trabajo hecho por el sistema se puede expresar así:

δWsistema = Palrededores dVsistema

δWsistema = Poposición dVsistema

Psistema≈Palrededores

Debemos tener presente que para encontrar el trabajo hecho por el sistema o contra el sistema, es necesario identificar la presión de oposición. En el caso que el cambio es de compresión la presión de oposición es la del sistema y la causante del cambio es la presión de los alrededores.

Para cambios muy lentos y en equilibrio, nuevamente podemos escribir:

δWsistema = Palrededores dVsistema

δWsistema = Poposición dVsistema

A P cte DH = QP

A V cte DU = QV

Entalpía

H = U + PV

Utilizando el concepto de Entalpía y la primera Ley de la Termodinámica

Capacidades Caloríficas

Propiedad que mide la cantidad de energía calorífica que se debe añadir a una sustancia para producir un aumento dado de su temperatura.

A presión constante.

δQP = dHpp

T

QC

pp

dT

dHC

vv

T

QC

v

vdT

dUC

A volumen constante

δQV= dU