Primera Y Segunda Ley De La Termodinamica

OBJETIVOS:

Aplicar la primera ley de la termodinámica calculando el calor que se transfiere de los alrededores al sistema y en base a ello determinar si es factible considerar al calorímetro empleado en la experimentación como adiabático.

Calcular el cambio de entropía total.

Interpretar la variación de entropía total obtenida de acuerdo a la segunda ley de la termodinámica.

CONSIDERACIONES TEORICAS

La primera ley para un sistema termodinámico contenido en un recipiente de paredes adiabáticas que sufre un proceso mediante el cual intercambia con los alrededores una cantidad de trabajo W, el cambio de su energía interna U es igual a dicha cantidad de trabajo esto es:

"U=W

Esta ecuación y por tanto esta primera ley, establece la existencia de la variable de energía interna U.

Para aquellos procesos donde no se cumpla la ecuación antes mencionada es necesario, si no se quiere descartar el principio de la conservación de la energía, admitir la existencia de otros modos no mecánicos a través de los cuales pueda un sistema intercambiar energía con sus alrededores.

De manera entonces, que si en un sistema térmicamente aislado se efectúa un proceso en el cual el sistema absorbe una cantidad de trabajo de sus alrededores esto es:

"U-W=0

Sin embargo, si el mismo proceso ocurre cuando el proceso no es adiabático, en general el miembro derecho es diferente de cero porque puede intercambiarse de tal forma que:

"U-W = Q

Donde Q es el calor que esta expresado en unidades de energía, vemos entonces que la ecuación no es más que la definición termodinámica de calor.

Físicamente Q representa la energía absorbida o cedida por el sistema en forma de calor en tanto que W es el trabajo de los alrededores que reciben o ceden del sistema.

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA

En el curso de los años se han realizado muchos enunciados de la segunda ley y en realidad el principiante obtiene considerablemente más información a partir de un cierto número de enunciados que de cualquier otro. La segunda ley lo mismo que la primera es un resultado de la experiencia, y se descubrimiento y refinamiento lógico, empezó con el trabajo de Carnot. Algunos enunciados significativos son:

Es imposible que una máquina que actúa por si misma sin ayuda de un agente exterior, haga pasar calor desde un cuerpo a cierta temperatura hasta otro a una temperatura superior.

Es imposible construir una maquina termodinámica que, cuando opere según cierto ciclo, no produzca más efectos que efectuar trabajo e intercambiar calor con un solo deposito térmico.

Todos los procesos espontáneos dan por resultado un estado más probable.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

1.-Nos brindó una breve explicación sobre los cálculos y lo que teníamos que hacer experimentalmente.

2.- Nos proporcionó el siguiente material un termómetro, un calorímetro cenco, un matraz , y una pequeña porción de hielo.

3.- Llenamos el matraz con agua hasta un volumen 160ml.

4.-Posrteriormente ese volumen de agua lo pasamos al calorímetro y tomamos su temperatura.

5.-Le agregamos la masa de hielo y posteriormente lo agitamos hasta que este se disolviera.

6.- Medimos su temperatura y después el volumen lo regresamos al matraz.

7.- Por diferencia sacamos la masa del hielo que se nos había proporcionado.

8.- Enjuagamos el material utilizado y lo entregamos.

ESQUEMA DEL EQUIPO UTILIZADO

TERMÓMETRO PROBETA

CALORIMETRO

DESCRIPCION DE LA EXPERIMENTACIÓN

1.- En primer lugar se midió un volumen inicial de agua de 160 mililitros.

2.- Se tomó la temperatura ambiente en esos momentos del laboratorio.

3.- Se tomó la temperatura del agua.

4.- El volumen inicial de agua se pasó al calorímetro y después de dos minutos se tomó nuevamente la temperatura.

5.-Se le agrego una masa de hielo desconocida.

6.- Se movió hasta disolverlo y después se tomó la temperatura.

7.- El volumen se pasó nuevamente ala probeta para después tomar su temperatura.

8.- Por diferencia se conoce la masa del hielo utilizada en la experimentación.

TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES

TEMPERATURA AMBIENTE 28°C

VOLUMEN INICIAL DE AGUA 160ml

TEMPERATURA PROBETA 1 26.5°C

TEMPERATURA INICIAL 26.5°C

TEMPERATURA FINAL 14.5°C

VOLUMEN FINAL 182ml

TEMPERATURA PROBETA 2 16°C

TABLA DE ECUACIONES

CALCULO DE FORMULA UNIDADES

MASA DE AGUA DENSIDAD(VOLUMEN) Gramos

CP AGUA A+BT+CT²+DT² J/MOL K

CALOR DEL

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