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• Luis Ricaldi Contreras

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Prof. Fortunato del Valle P.

Capítulo II Aplicaciones de la 1ra Ley de la termodinámica en sistemas cerrados con gases ideales Agitador (paleta)

Resistencia eléctrica

Sistema

Aplicaciones de la primera Ley de la termodinámica 

Aplicaciones en sistemas cerrados con gases ideales: P

1) Ley de Joule :

U

n c v dT

2) Ley de Joule :

H

n c p dT

3) Trabajo de frontera :

W

PdV

4) Calor :

Q

U

2

dV

W

1 b

a

V

Aplicaciones de la primera Ley de la termodinámica 

Proceso isotérmico reversible (T = cte):

1) Ley de Joule :

U

0

2) Ley de Joule :

H

0

3) Trabajo de frontera : W 4) Calor :

Q

nRTL n W

V2 V1

nRTL n

P1 P2

Aplicaciones de la primera Ley de la termodinámica 

Proceso isotérmico reversible (T = cte):

Aplicaciones de la primera Ley de la termodinámica 

Proceso reversible isocórico (V = cte):

1) Ley de Joule :

U U

2) Ley de Joule :

ncv T ,

H H

3) Trabajo de frontera : 4) Calor :

n c v dT , c v

QV

cv

n c p dT , c p n cp T ,

W

0 U

cp

f(T) cte f(T) cte

Aplicaciones de la primera Ley de la termodinámica 

Proceso reversible isocórico (V = cte):

Aplicaciones de la primera Ley de la termodinámica 

Proceso reversible isobárico (P = cte):

1) Ley de Joule :

U U

2) Ley de Joule :

H H

n c v dT , c v ncv T ,

cv

n c p dT , c p n cp T ,

cp

3) Trabajo de frontera : W

P V

nR T

4) Calor :

H

QP

U

W

f(T) cte f(T) cte

Aplicaciones de la primera Ley de la termodinámica 

Proceso reversible isobárico (P = cte):

Aplicaciones de la primera Ley de la termodinámica 

Proceso reversible adiabático (Q = 0):

Caso N 1: c v

f(T) , c p

f(T)

1) Ley de Joule :

U n c v dT

2) Ley de Joule :

H n c p dT

3) Trabajo de frontera : W 4) Calor :

Q 0

PdV

- U

Aplicaciones de la primera Ley de la termodinámica 

Proceso reversible adiabático (Q = 0):

Caso N 2 : c v

cte , c p

cp

cte,

cv

1) Ley de Joule :

U

ncv T

2) Ley de Joule :

H

n cp T

3) Trabajo de frontera : W

PV 1-

4) Ec. de Poisson :

cte , TV

PV T P1 -

cte

cte

nR T 1-1

- U cte

Aplicaciones de la primera Ley de la termodinámica 

Proceso reversible adiabático (Q = 0):

Aplicaciones de la primera Ley de la termodinámica 

Proceso politrópico (PVc = cte, c = exponente politrópico):

1) Ley de Joule :

U

n c v dT

2) Ley de Joule :

H

n c p dT

PV nR T 3) Trabajo de frontera : W 1- c 1- c 4) Calor : Q U W 4) Ec. Politrópic as :

PV c T c P1 - c

cte , TV c - 1 cte

cte

Aplicaciones de la primera Ley de la termodinámica 

El exponente politrópico es cualquier número real, excepto lo que se indica en el cuadro:

Exponente “c” c=0

Proceso reversible

Isobárico (P = cte )

c=1

Isotérmico (T = cte )

c=

Adiabático (Q = 0)

c=

Isocórico (V = cte)

Aplicaciones de la primera Ley de la termodinámica 

Proceso politrópico (PVc = cte, c = exponente politrópico):

Aplicaciones de la primera Ley de la termodinámica 

Proceso politrópico (PVc = cte, c = exponente politrópico):

Resumen de formas de trabajo Trabajo de frontera

WPV

Trabajo de eje o flecha

W eje

Trabajo eléctrico

Wel

Trabajo termodinámico

W

WPV

PdV Pot

Pot W eje

t

t W el

Aplicaciones de la primera Ley de la termodinámica en sistemas cerrados Para un sistema cerrado (en reposo) en ausencia de efectos eléctricos y magnéticos la Primera Ley se expresa por la siguiente ecuación:

ΔU

Q - (W PV

W eje

W el ) Agitador (paleta)

Resistencia eléctrica

Sistema