Practica 2

TERMODINÁMICA

La termodinámica es la disciplina que dentro de la ciencia madre, la Física, se ocupa del estudio de las relaciones que se establecen entre el calor y el resto de las formas de energía. Entre otras cuestiones la termodinámica se ocupa de analizar los efectos que producen los cambios de magnitudes tales como: la temperatura, la densidad, la presión, la masa, el volumen, en los sistemas y a un nivel macroscópico.
La base sobre la cual se ciernen todos los estudios de la termodinámica es la circulación de la energía y como ésta es capaz de infundir movimiento.

es por eso que se promovió el desarrollo de esta ciencia, ya que su origen se debió a la necesidad de aumentar la eficiencia de las primeras máquinas de vapor.
Desde aquí la termodinámica, se ha ocupado de describir cómo es que los sistemas responden a los cambios que se producen en su entorno, pudiéndose aplicar en muchas situaciones, tanto de la ciencia como de la ingeniería, en el caso de : motores, reacciones químicas, transiciones de fase, fenómenos de transporte, agujeros negros, entre otras.

La termodinámica presenta tres leyes fundamentales:

La primera ley:

Se conoce popularmente como el principio de conservación de la energía y sostiene que si un sistema intercambia calor con otro, su propia energía interna cambiará. En este caso, el calor será la energía necesaria que deberá intercambiar un sistema para compensar las diferencias entre la energía interna y el trabajo.

La segunda ley:

Propone distintas restricciones para las transferencias de energía, que podrían concretarse si se tiene en cuenta la primera ley ; el segundo principio habla de la regulación de dirección en la cual se llevan a cabo los procesos termodinámicos, imponiendo la posibilidad de que los mismos se desarrollen en sentido contrario. Esta segunda ley se encuentra apoyada en la entropía (magnitud física que mide parte de la energía que podrá utilizarse para producir trabajo).

La tercera ley:

Sostiene que es imposible alcanzar una temperatura que sea igual a cero absoluto a través de un número finito de procesos físicos.

Y los procesos más importantes que tienen lugar en la termodinámica son: isotérmicos (la temperatura no se modifica), isobáricos (la presión no se modifica), isócoros (el volumen no cambia) y adiabáticos (no se produce transferencia de calor).

Problemas de termodinámica:

Problema 1
Un gas ideal diatómico se encuentra inicialmente a una temperatura T1 = 300K, una presión p₁ = 10⁵ Pa y ocupa un volumen V1 = 0.4 m3. El gas se expande adiabáticamente hasta ocupar un volumen V2 = 1.2 m3. Posteriormente se comprime isotérmicamente hasta que su volumen es otra vez V1 y por último vuelve a su estado inicial mediante una transformación isócora.

• Dibuja el ciclo en un diagrama p-V. Calcula el número de moles del gas y la presión y la temperatura después de la expansión adiabática.

Calcula la variación de energía interna, el trabajo y el calor en cada transformación.

Problema 2 

Una masa m=1.5 kg de agua experimenta la transformación ABCD representada en la figura. El calor latente de vaporización del agua es Lv = 540 cal/g, el calor específico del agua es c = 1 cal/gºC y el del vapor de agua es cv = 0.482 cal/gºC.

• Calcular el calor intercambiado por el agua en cada una de las etapas de la transformación así como en la transformación completa. Expresar los resultados en el Sistema Internacional