Termodinamica

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MACANICA Y ELECTRICA

UNIDAD ZACATENCO

INGENIERIA EN CONTROL Y AUTOMATIZACION

LAB DE QUIMICA APLICADA

PRACTICA Nº 4: TERMODINAMICA

GRUPO 2AM5

EQUIPO N° 1

INTEGRANTES: CORDOVA CORTES MIGUEL ANGEL

REYES CHAPARRO MARIELA GABRIELA

MARTÍNEZ REYES DIANA LAURA

HERNÁNDEZ RODRÍGUEZ JOEL DAMIÁN

PROFESOR: JUAN CORTES ESPINOSA

FECHA DE REALIZACION: 31 DE MARZO DE 2014

OBJETIVO: El alumno determinara con los datos obtenidos en el laboratorio el trabajo desarrollado en un proceso Termodinámico.

CONSIDERACIONES TEÓRICAS

La ciencia de la termodinámica nació en el siglo diecinueve como una necesidad de describir el funcionamiento de las máquinas de vapor y de establecer imites a lo que estas podían hacer. Es así como el nombre mismo significa potencia generada por el calor, y sus aplicaciones iniciales fueron las maquinas térmicas, de las cuales la máquina de vapor es un ejemplo. Sin embargo, los principios observados como válidos para las maquinas pronto se generalizaron en postulados, los cuales se conocen ahora como la primera y segunda ley de la termodinámica. Estas leyes no tienen demostración en el sentido matemático; su validez se sustenta en la ausencia de experiencia contraria a lo establecido por ellas. Así, la termodinámica forma parte, junto con la mecánica y el electromagnetismo, del conjunto de leyes básicas de la física.

Como un sistema físico puede poseer energía de diversas formas.

Clases de energía

Energía cinética: energía que posee un cuerpo en virtud de su movimiento.

Energía potencial: energía que posee un cuerpo en virtud de su posición en un campo de fuerzas.

Energía térmica: energía que posee un cuerpo en virtud de su temperatura.

Energía que posee una sustancia en virtud de su constitución, por ejemplo, un compuesto tiene una energía química, un núcleo tiene energía nuclear.

Energía que posee un cuerpo en virtud de su masa, la equivalencia relativista masa-energía.

Un generador produce energía eléctrica.

Un motor produce energía mecánica.

La aplicación de la termodinámica a cualquier problema real comienza con la identificación de un cuerpo particular de materia como foco de atención. Este cuerpo de materia recibe el nombre de sistema, y el estado termodinámico de este se define en términos de unas cuantas propiedades macroscópicas medibles. Estas propiedades dependen de las dimensiones fundamentales utilizadas en ciencia, de las cuales la longitud, el tiempo, la masa, la temperatura y la cantidad de sustancia son las de mayor interés.

Energía interna

En experimentos tales como los efectuados por Joule, se añade energía al agua como trabajo, pero se extrae esta como calor. Con esto surge la pregunta de qué es lo que sucede a la energía entre el momento que se añade al agua como trabajo y el momento en que se extrae como calor. La lógica sugiere que esta energía se encuentra contenida en el agua, en otra forma, la cual se define como energía interna.

La energía interna de una sustancia no incluye la energía que esta tal vez ya tenga como resultado de su posición macroscópica o de su movimiento. En lugar de ello el termino se refiere a la energía de las moléculas que forman la sustancia, las cuales se encuentran en un movimiento continuo y tienen energía cinética de traslación, con excepción de las moléculas monoatómicas que también poseen energía cinética de rotación y de vibración interna. La adición de calor a la sustancia aumenta esta actividad molecular, provocando un aumento en la energía interna. El trabajo hecho sobre la sustancia puede tener el mismo efecto, tal como lo demostró Joule.

La energía interna de una sustancia también incluye la energía potencial resultante de las fuerzas intermoleculares. A escala sobre molecular, existe una energía asociada a los electrones y los núcleos de los átomos, así como una energía de enlace resultante de las fuerzas que mantienen a los átomos unidos como moléculas.

La designación de esta forma de energía como interna la distingue de la energía cinética y potencial que tal vez tenga una sustancia como resultado de su posición o movimiento macroscópicos, y que pueden considerarse como formas externas de energía.

Primera ley de la termodinámica

La primera ley de la termodinámica no presenta restricción alguna respecto a la conversión de energía de una forma a otra; solo exige que la cantidad total de energía sea la misma antes y después de la conversión.

Siempre es posible convertir cualquier clase de energía en una cantidad igual de energía térmica.

Todo tipo de energía puede transformarse en energía térmica y se manifiesta por un aumento de temperatura de alguna muestra de materia.

El reconocimiento del calor y la energía interna como formas de energía sugiere una generalización del lay de la conservación de la energía, para aplicarla al calor y a la energía interna, así como al trabajo y a la energía cinética y potencial externas.

De aquí que el postulado haya alcanzado el estado de lay de la naturaleza y se conozca como primera ley de la termodinámica. Un planteamiento formal de esta es:

Aunque la energía tome muchas formas, la cantidad total de energía es constante, y cuando la energía desaparece en una forma, aparece simultáneamente en otras formas.

Al aplicar la primera ley a un proceso dado, la esfera de influencia del proceso se divide en dos partes, el sistema y sus alrededores. La parte donde se lleva a cabo el proceso es la que se toma como sistema, todo aquello con lo que el sistema

...