1 Calcula el trabajo (en J) producido por un gas, teniendo en cuenta la siguiente gradica p_vs
Respuestas a la pregunta
Respuesta:
La termodinámica estudia de la transformación de
energía térmica en energía mecánica y el proceso
inverso, la conversión de trabajo en calor. Puesto que
casi toda la energía disponible de la materia prima se
libera en forma de calor, resulta fácil advertir por qué
la termodinámica juega un papel tan importante en la
ciencia y la tecnología.
Conceptos previos
Sustancia de trabajo: Designamos con este nombre a
la sustancia liquida o gaseosa que recorre internamente
el sistema, y en la cual podemos almacenar o extraer
energía.
Sistema termodinámico: Denominamos así al sistema
físico sobre el cual fijamos nuestra atención y estudio.
Sus límites pueden ser fijos o móviles.
Gas
Sustancia
de trabajo
Estado termodinámico: Es aquella situación
particular de una sustancia, cuya existencia esta
definida por las propiedades termodinámicas:
presión, volumen, temperatura, densidad, etc.
Proceso termodinámico: Llamamos así al fenómeno
por el cual una sustancia pasa de un estado (1) a un
estado (2), a través de una sucesión ininterrumpida
de estados intermedios.
P
V
2
1
Ciclo termodinámico: Viene a ser el fenómeno por el cual
una sustancia, partiendo de un estado, desarrolla varios
procesos, al final de los cuales retorna al estado inicial.
P
V1 V2
A
B
C
P2
P1
O V
Energía interna de un gas ideal (U)
Es la suma de las energías cinéticas de traslación,
vibración y rotación de todas las moléculas que
componen una determinada masa de gas ideal, esta
magnitud depende de la temperatura absoluta (T) y
de la cantidad de gas (número de partículas)
Primera ley de la termodinámica
En todo proceso termodinámico el calor que entra o
sale de un sistema será igual al trabajo realizado por el
sistema o sobre él, más la variación de la energía interna.
d
W
Q
Sistema
termodinámico
TERMODINÁMICA
Donde las magnitudes y sus respectivas unidades en
el SI son:
Q: Cantidad de calor (J)
W: Trabajo mecánico (J)
DU: Variación de la energía interna (J)
Convención de signo:W(+) W(–)
Q(+) Q(–)
(+): Realizado por el sistema W (–): Realizado sobre el sistema
(+): Ganado por el sistema
(-): Perdido por el sistema Q
(+) : Aumenta
(-) : Disminuye DU
Cálculo del trabajo realizado por un sistema termodinámico mediante una gráfica P vs V
Z Proceso termodinámico
P
V
P
V
W = +Área W = –Área
Z Ciclo termodinámico
V
P
V
P
W = +Área W = –Área
Características de algunos procesos termodinámicos
1. Proceso isobárico(P = constante)
En este proceso se hace evolucionar a un sistema
desde un estado inicial hasta otro final, manteniendo en todo instante la presión constante.
Y W= PDV
Y Diagrama P-vs-V
P
P
A
(1)
V1
(2)
V2 V
Área = A= Trabajo
2. Proceso isócorico (V = constante)
Es aquel proceso termodinámico en el cual una
sustancia evoluciona desde un estado inicial hasta otro final, manteniendo su volumen constante.
También se le denomina isovolumetrico.
Y W= 0 ⇒ Q = DU
Y Diagrama P-vs-V
P
V
Área = A= Trabajo = 0
3. Procesos isotérmico (T=constante)
En este proceso se hace evolucionar a la sustancia
desde un estado inicial hasta otro final, manteniendo su temperatura constante.
Y DU = 0 ⇒ Q = W
Y Diagrama P-vs – V
P
V
Curva
isotérmica
A
Área = A= Trabajo
4. Proceso adiabático (Q = 0)
Es aquel proceso termodinámico en el cual se
hace evolucionar a la sustancia desde un estado
inicial hasta otro final sin adición ni sustracción
de calor.
Y Q = 0 ⇒ W = –DU
Y
Explicación:
ya la puse xde
Respuesta:
* En la imagen*
Explicación:
En el lenguaje cotidiano, cuando la gente habla de trabajo, se refiere generalmente a poner un esfuerzo en algo. Puedes "trabajar en un proyecto de la escuela" o "trabajar para perfeccionar tu lanzamiento en el béisbol". Sin embargo, en termodinámica, el trabajo tiene un significado muy específico: es la energía que se necesita para mover un objeto en contra de una fuerza. El trabajo, \text WWstart text, W, end text, es una de las formas fundamentales en las que la energía entra o sale de un sistema, y tiene unidades de joules (\text JJstart text, J, end text).
Cuando un sistema hace trabajo en los alrededores, la energía del sistema disminuye. Cuando se realiza trabajo sobre el sistema, la energía interna del sistema aumenta. Al igual que el calor, el cambio de energía debido al trabajo siempre ocurre como parte de un proceso: un sistema puede hacer trabajo, pero no contiene trabajo.
Fotografía de un niño en un columpio con sus pies frente a la cámara. El columpio está en el punto más alto de su trayectoria e inclinado en relación a la cámara.
Fotografía de un niño en un columpio con sus pies frente a la cámara. El columpio está en el punto más alto de su trayectoria e inclinado en relación a la cámara.
Si el sistema es un niño sobre un columpio de llanta, podemos hacer trabajo sobre el sistema dándole un empujón. Estaremos haciendo trabajo en contra de la gravedad, y eso hará que se incremente la energía potencial del niño, ¡sííí! Foto de Stephanie Sicore en flickr, CC BY 2.0
Para calcular el trabajo hecho por una fuerza constante, podemos usar la siguiente ecuación general:
\text{trabajo} = \text{fuerza} \times \text{desplazamiento}trabajo=fuerza×desplazamientostart text, t, r, a, b, a, j, o, end text, equals, start text, f, u, e, r, z, a, end text, times, start text, d, e, s, p, l, a, z, a, m, i, e, n, t, o, end text.
Para los propósitos de la clase de química (en contraste con la clase de física), el punto central en esta ecuación es que el trabajo es proporcional al desplazamiento así como a la magnitud de la fuerza empleada. Diferentes versiones de la ecuación de trabajo pueden usarse dependiendo del tipo de fuerza involucrada. Algunos ejemplos de la realización de trabajo incluyen
Una persona que levanta libros del suelo para llevarlos a un estante hace trabajo en contra de la gravedad.
Una batería que mantiene una corriente a través de un circuito hace trabajo en contra de la resistencia.
Un niño que empuja una caja sobre el piso hace trabajo en contra de la fricción.
En termodinámica, estamos interesados principalmente en el trabajo realizado al expander o comprimir gases.
Trabajo presión-volumen: trabajo hecho por un gas
Los gases pueden hacer trabajo mediante la expansión en contra de una presión externa. Al trabajo hecho por los gases algunas veces se le llama presión-volumen o trabajo PV ¡por razones que ojalá se vuelvan más claras en esta sección!
Consideremos un gas encerrado en un pistón. Espera, ¿qué es un pistón? Si se calienta, se está agregando energía a las moléculas del gas. Podemos observar el incremento en la energía cinética promedio de las moléculas al medir cómo la temperatura del gas aumenta. A medida que las moléculas del gas se mueven más rápido, también chocan más seguido con el pistón. Estas colisiones cuya frecuencia aumenta transfieren energía al pistón y lo mueven en contra de una presión externa, aumentando el volumen que ocupa el gas. En este ejemplo, el gas hizo trabajo sobre los alrededores, lo que incluye el pistón y el resto del universo.
Para calcular qué cantidad de trabajo realizó un gas (o la que a él se le hizo) en contra de una presión externa constante, usamos una variante de la ecuación previa:
El signo del trabajo
Por convención el trabajo negativo se produce cuando un sistema hace trabajo sobre los alrededores.
Cuando el gas hace trabajo.
