Sistemas termodinamicos

Sistem Sis tema a ter termod modiná inámic mico o onjunt nto o de masa masass punt puntua uale less o cuerpo erposs ligad igados os por fuer fuerzzas y Sistema Siste ma Me Mecá cáni nico co:: conju víncu vínculos los geomé geométri tricos cos Sistema Sist ema Ter Termod modiná inámic mico: o: conjunto de cuerpos cuyo estado está definido por la tem tempera perattura ura de sus sus parte artess y por por las las cond condic iciione ones de trans ransm misión sión de cal calor entre tre las las mismas. Máqu Má quina inass Té Térm rmica icass

1690: Martillo a vapor

1736: 1736: Barco Barco a vapo vapor  r 

1804: Locomotora a vapor  

James Watt Matthew Boulton (1788)

Ecu cuac ació ión n de es esta tado do de un ga gass Sist Sistem ema a term termod odin inám ámic ico o más más simp simple le

Gas ideal

F(p,V,t)=0 Gas “real”

1. Ley de Boyle y Mariotte (1662-1678)  pV Se aument aumentaa o dismin disminuye uye la presió presión n sacand sacando o o agregando agregando mercur mercurio io

 patm

t1 t2< t1

ρh

 p

 pA

 pB

Gas en estudio de masa masa M y a vol volum umen en V

 pV/M=cte (t)  p

t1>t2 t2 V

2. Ley Ley de GayGay-Lu Luss ssac ac (180 (1802) 2)  pV/M=cte (t)  pV/M 2

¿Cuánto ¿Cuánto vale la constante constante??

He

1. 2. 3.

CH4  N2

1

pV/M varía linealmente con t la pendiente depende del gas pV 0, t - 273 oC

CO2

 pV/M=G (t+273oC) -300

0

-273oC

300

t

 Nueva escala de temperaturas: T= t +273oC [T]=K 

 pV M

=GT

Ecuac Ecuació ión n de esta estado do de los gase gasess idea ideale less

 pV=nRT

n= numero de moles =

M PM

 pV/n 40

 para todos los gases “ideales”

20

300 -300

0

0

300

oC

t

T K  600

Termóme Termómetro tro de gas ideal: ideal: h0→273 K  h100→373 K 

T=

 ρ Hg V nR 

h

La temper temperatu atura ra de gas ideal ideal es propor proporcio cional nal a la al de la colu colu de me rio

Tra Trabajo bajo mecá ecánico nico y pre presi sión ón de un un ga gas

 

F ext 

F ejercida por el gas

V 0

V   x

 x 

= δ Wsobre e l g as = Fext ⋅ dr = − Fejercida por el gas ⋅ dr = −δ Wpor e  l g as

δ Wexterno



Expansión: dr



= dx x

 pext dS

 



δ W por e l g as









= dF ext  





= Fejercida por el gas ⋅ dr = Fejercida por el gas ⋅ dx x = −Fexterna ⋅ dx x = − pexterna S ( −x ) ⋅ dx x = pexterna dV 

δ W por e l g as

=









V 

pexterna   externa dV

W por e l g as

= ∫ pexterna externa dV V 0

 Máquina térmica: ¿se puede producir W sin consumir Q?