TERMODINAMICA

Actividad 1

Presentado por:

GONZALO SUAREZ

Cód. 80151623

Presentado a:

ANA ILVA CAPERA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

MARZO 20 DE 2016

Lección 2: Ley cero de la Termodinámica

Ecuación para medir la presión de un volumen fijo de un gas.T a bP Ecuación 1

La escala de temperatura termodinámica utilizada en el sistema inglés es la escala Rankine que se define como: (Rankine) = 𝟗 𝟓 (Kelvin) Ecuación 2

Las diferencias de temperaturas en grados Celsius y Kelvin son idénticas, pero si se toma un determinado valor en la escala Kelvin será igual a los grados Celsius más 273.15.T(ºC) T(K) Ecuación 3

De la misma forma las diferencias en temperaturas en grados Fahrenheit y Rankine son iguales y un determinado valor en la escala Rankine corresponde a los grados Fahrenheit más 459,67 R. T(F) T(R) Ecuación 5

Lección 3: Calor

La cantidad de calor transferida en un proceso por unidad de masa se

representa por la letra q y se define como: q= Qm Ecuación 7

La cantidad de calor transferida por unidad de tiempo, se conoce como tasa de transferencia de calor y se representa por Q , donde el punto significa “por unidad de tiempo”. Para un determinado intervalo de tiempo, t , se tiene que

Q= Q∆T Ecuación 8

La ecuación 10 que es la expresión matemática de la ley de Fourier

para la conducción del calor: Q= -K, A dTdX Ecuación 10

La ecuación 11 es un modelo matemático simplificado que permite calcular la tasa de transferencia de calor por convención. Q hA (Ts Tf Ecuación 11

Con esta ecuación se determina La máxima cantidad de calor por unidad de tiempo que puede emitirse desde una superficie a una temperatura absoluta Qmax ATs Ecuación 12

La cantidad de calor emitida por materiales reales a igual temperatura es menor en un determinado factor y se puede calcular mediante: Q emitido= ε . σ . A .T s

4Ecuación 13 La relación entre la radiación absorbida (𝑄𝑎𝑏) y la radiación (𝑄𝑖𝑛𝑐)

incidente se denomina absorbancia, se representa por la letra y se

expresa como: a= QabQinc Ecuación 14

Con esta ecuación la tasa de transferencia de calor por radiación se puede expresar como: Q= ε . σA ¿¿ - T air

4 Ecuación 15

Lección 6: Trabajo

Esa fuerza es igual al producto de la presión por el área transversal del cilindro, de tal manera que la ecuación 35 se transforma en: W =

∫1

2

PAdx Ecuación 36

Ecuación 37, que permite calcular el trabajo involucrado en cualquier proceso termodinámico, en función de propiedades como la presión y el volumen que se pueden medir y especificar fácilmente para los estados

de un sistema termodinámico W = ∫1

2

Pdv Ecuación 37

El trabajo en un proceso isobárico realizado un gas ideal también se puede expresar en función de la temperatura para lo cual se diferencia la ecuación de estado bajo la condición de presión constante: W PdV nRdT Ecuación 39

Un proceso politrópico es aquel donde la presión y el volumen se relacionan por medio de PVn = C, donde n y C son constantes. Si de esta ecuación se despeja el valor de la presión se tiene:

P= CVn = CV n Ecuación 45

Lección 9: Propiedades termodinámicas

La densidad es una propiedad definida por la relación de dos propiedades extensivas, masa y volumen y siempre que se presente esta situación el resultado será una propiedad intensiva, independiente de la cantidad de materia del sistema

P = mV Ecuación 65

Las propiedades termodinámicas son funciones de punto, mientras que el calor o el trabajo son funciones de trayectoria.

X= f(x,z) Ecuación 68

La diferencial de una función de punto es una diferencial exacta, es decir que el valor de su integral es conocido y único.

Dx = {∂xdy }= dy {∂x∂ z } dz Ecuación 69

P= {∂ x∂ y } y Q= {∂x∂ z } Ecuacion 70

Por lo tanto la integral cíclica de una función de punto siempre será cero. Matemáticamente este hecho se representa mediante la expresión:

∫ dx=0 Ecuación 74

Lección 10: Capacidad calorífica

La capacidad calorífica es una propiedad extensiva, entonces entre más masa tenga el sistema, mayor será su capacidad calorífica.

C = δQdT Ecuación 77

El conjunto de propiedades (pV + U) corresponde a una nueva propiedad conocida como entalpía que se representa por la letra H, de tal manera que por definición:

H U pV Ecuación 78

Esta ecuación sirve sirve como definición para esta propiedad, la cual se representa por Cp donde el subíndice indica que la presión es constante

Cp={∂h∂T } Ecuación 79

El calor específico a presión constante es la cantidad de calor que es necesario transferir a un sistema de masa unitaria para elevar su temperatura en un grado.

C p=( ∂Hm∂T )P = {∂H∂T } Ecuación 80

Recuerde que en un proceso isocórico no se presentan interacciones de trabajo y la primera ley establece que el calor transferido es igual al cambio de energía interna del sistema

Cv=[ ∂U∂T ] Ecuación 82

Esta ecuación es una forma de representar la capacidad calorífica molar de un gas en función de la temperatura.

C p=ABT CT 2 DT 3 Ecuación 88

Lección 11: Primera ley de la termodinámica

Si en la ecuación 112, el término de la integral cíclica correspondiente al trabajo se pasa al otro lado de la ecuación se obtiene: ∫ (Q W) 0 Ecuación 113

En consecuencia de la ecuación 113 se puede establecer en términos diferenciales como: Q W dE Ecuación 114

La energía total de un sistema corresponde a la sumatoria de todas las formas de energía diferentes a calor y trabajo, tal como energía cinética, energía potencial, y energía asociada a la composición de la materia y el estado de asociación de sus partículas, conocida como energía interna que generalmente se representa por la letra U, de tal manera que la energía total del sistema se puede expresar como:

E Ec Ep U Ecuación 116

En términos diferenciales: dE dEc dEp dU Ecuación 117

En un proceso donde la temperatura se mantiene constante, la energía interna también debe ser constante y por tanto 𝑑𝑈 = 0.

δQ=δW Ecuación130

Lección 12: Entalpia

La reacción química debe ser balanceada a ambos lados de la ecuación;

CH 2=CH2+H 2→CH3−CH3