DE TERMODINAMICA

TRABAJO COLABORATIVO 1

DE TERMODINAMICA

GRUPO NO. 201015_62

PRESENTADO POR:

ANDREA GALINDO GONZÁLEZ

1.080.293.993

TUTOR:

RUBEN DARIO MUNERA TANGARIFE

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD

ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA

NEIVA HUILA

2013

PROCESO ISOTÉRMICO:

Se denomina proceso isotérmico o proceso isotermo al cambio reversible en un sistema termodinámico, siendo dicho cambio a temperatura constante en todo el sistema. La compresión o expansión de un gas ideal puede llevarse a cabo colocando el gas en contacto térmico con otro sistema de Capacidad calorífica muy grande y a la misma temperatura que el gas; este otro sistema se conoce como foco calórico. De esta manera, el calor se transfiere muy lentamente, permitiendo que el gas se expanda realizando trabajo. Como la energía interna de un gas ideal sólo depende de la temperatura y ésta permanece constante en la expansión isoterma, el calor tomado del foco es igual al trabajo realizado por el gas: Q = W.

PROCESO ISOTÉRMICO DE UN GAS

Una expansión isotérmica es un proceso en el cual un gas se expande (o contrae), manteniendo la temperatura constante durante dicho proceso, es decir que T1 = T2 para los estados inicial (1) y final (2) del proceso isotérmico. Aplicando el primer principio de la termodinámica se obtiene:

Ejemplo:

Un gas ideal está contenido en un sistema de embolo, si tiene 0.7 moles del gas a 29°C y lo quiere expandir isotérmicamente, cuanto trabajo requiere si estaba a una presión final de 400 k Pa y un volumen inicial de 1 litro.

V_2=nRT/P=(0.7(8.314)302)/400000=4.39 L

W_2=nRTln(v_2/v_1 )

W_2=0.7(8.314)302 ln⁡((4.39)/1)=2.6 Kj

Cambio de Entropía:

Dado que es un proceso isotérmico reversible de un gas ideal donde:

0

∆S= 〖∆S〗_((sistema) )+ 〖∆S〗_((alrededor))

∆S= 〖∆S〗_((sistema) )= 〖∆S〗_((alrededor))=∆ω

Por lo tanto: ∆ω=2,6 KJ= ∆S

PROCESO ISOBÁRICO:

Un proceso isobárico es un proceso termodinámico que ocurre a presión constante. La Primera Ley de la Termodinámica, para este caso, queda expresada como sigue:

,

Donde:

= Calor transferido.

= Energía interna.

= Presión.

= Volumen.

En un diagrama P-V, un proceso isobárico aparece como una línea horizontal.

PROCESO ISOBÁRICO DE UN GAS

Una expansión isobárica es un proceso en el cual un gas se expande (o contrae) mientras que la presión del mismo no varía, es decir si en un estado 1 del proceso la presión es P1 y en el estado 2 del mismo proceso la presión es P2, entonces P1 = P2. La primera ley de la termodinámica nos indica que:

Integrando la expresión anterior, tomando como estado inicial el estado 1 y estado final el estado 2, se obtiene:

..........(1)

Ejemplo:

En el interior de un cilindro provisto de un pistón móvil se encuentran 2.80g de nitrógeno a 27C y 150 KPa, si el gas se expande a presión constante hasta un volumen de 5.0 litros. Determine el volumen inicial y el trabajo desarrollado en este proceso.

PROCESO ISOCÓRICO:

Un proceso isocórico, también llamado proceso isométrico o isovolumétrico es un proceso termodinámico en el cual el volumen permanece constante; . Esto implica que el proceso no realiza trabajo presión-volumen, ya que éste se define como:

,

Donde P es la presión (el trabajo es positivo, ya que es ejercido por el sistema).

En un diagrama P-V, un proceso isocórico aparece como una línea vertical.

CÁLCULOS DEL PROCESO:

Cálculo del Trabajo (W):

Puesto que no existe desplazamiento, el trabajo realizado por el gas es nulo.

Cálculo de la Variación de la Energía Interna (ΔU):

Aplicando la primera ley de la termodinámica, podemos deducir que ΔU, el cambio de la energía interna del sistema, es:

Para un proceso isocórico, es decir a volumen constante, todo el calor que transfiramos al sistema aumentará a su energía interna U.

Cálculo del calor entregado:

Si la cantidad de gas permanece constante, entonces el incremento de energía será proporcional al incremento de temperatura,

Donde CV es el calor específico molar a volumen constante.

Ejemplo:

En una olla a presión se encuentra agua calentándose la cual recibe una llama que le transfiere 535 kJ. Luego de calentar 1 mol. Cuál sería la variación de la energía interna y el precio en pesos de este proceso.

Al ser una olla a presión, el sistemas se define como isocorico lo cual nos lleva a que el trabajo es igual a cero, usando la primera ley tenemos

Q-W=∆U

Q-0=∆U

535 kJ=∆U

Si el costo unitario al calentarlo con gas natural es de 675.848 pesos/m3, y su calor de combustión esta dado por:

calor combustion=9635Kcal/m^3

calor combustion=9635Kcal/m^3 (1kJ/(0.239kcal))=40313 kJ/m^3

Sabemos cuál fue la demanda de calor, calculando así la cantidad de gas utilizado y posteriormente el costo del calentamiento

535kJ/(40313 kJ/m^3 )=0.0133m^3

0.0133m^3 ((675.848 pesos)/(1m^3 ))=8.96 pesos

Cambio de entropía:

Q=535 KJ

H_(2 ) O=1 mol

Cr=4,5

Temperatura ambiente T_(0=〖25〗^(0 ) C = 〖298,15〗^0 K )

T_(f=? )

Q=mC*∆T=Q=mC*(T_2- T_1)

T_2= T_(1 )+ Q/(m.c)=298,15K^0+ (535 KJ)/((18,01)(1))

m= 1mol* (18,01qr H_2 O)/1mol=18,01g_r

C=1 cal⁄g

T_2=298,15K^0+29,70K^0=327,85 K^0

∆S=nCr ln⁡〖T_2/T_1 〗=(4,5)=nCr ln⁡〖(327,85 )/298,15〗=(4,5) (ln⁡〖1,099633) 〗

∆S=0,42

PROCESO ADIABÁTICO:

Proceso adiabático a aquél en el cual el sistema (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno. Un proceso adiabático que es además reversible se conoce como proceso isoentrópico. El extremo opuesto, en el que tiene lugar la máxima transferencia de calor, causando que la temperatura permanezca constante, se denomina proceso isotérmico.

El término adiabático hace referencia a elementos que impiden la transferencia

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