guia para exámen complexivo

7/25/2019 Guia para exmen complexivo

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Universidad

Central del

EcuadorUnidad de TitulacinNivelacin Termodinmica


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CONTENIDO

Primera ley de la Termodinmica

Segunda ley de la Termodinmica


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Termodinmica

Se denomina termodinmica a laparte de la fsica encargada delestudio de fenmenos vinculadoscon el calor!

Se ocupa especialmente de laspropiedades macroscpicas de lamateria" de las formas deenerga" #aciendo #incapi$ en latemperatura!

%uente& #ttps&''lco()*+!,ordpress!com'a-iomatic.t#ermodynamics'


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De/niciones

Trabajo.- se de/ne desde la cinemtica ymecnica 0sica como&

Donde 1 es tra0a2o" % es la fuer3a aplicada alcuerpo o sistema y s el despla3amiento 4% y s

de0en estar en la misma direccin5

6eempla3ando las ecuaciones tenemos


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De/niciones

Energas.- 7a energa denota la capacidad de uncuerpo o un sistema para reali3ar un tra0a2o! 7ostipos de energa son&

Energa Potencial: 6eferida a la aceleracin

gravitacional Energa cintica: 6eferida a velocidad del

sistema


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De/niciones

Energa Interna U: Es el total de energacontenida en un cuerpo y es la esencia de lade/nicin de primera ley 4sistemas cerrados5!

Entalpa H: E-presa la de/nicin de primera ley

en procesos de 8u2o steady.state 4sistemasa0iertos5

Energas libres de Gibbs G y Helmholt !: Sede/ne en funcin de energa interna y primera ley


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De/niciones

"alor #: se de/ne como la transferencia deenerga t$rmica 9ue se da entre diferentescuerpos o diferentes 3onas de un mismo cuerpo9ue se encuentran a distintas temperaturas!

Entropa $: Es el concepto ms complicado de latermodinmica" de/ne la segunda ley y determinasi un proceso puede ser o no" adems se lorelaciona con t$rminos de e/ciencia


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Primera 7ey de la

Termodinmica 7a primera ley e-presa la evidencia emprica de9ue la energa se conserva!

%uente& #ttp&'',,,!c#egg!com'#ome,or:.#elp'9uestions.and.ans,ers'consider.2oule.s.apparatus.descri0ed./gure.()*.t#emass.t,o.0loc:s.*;).:g.insulated.tan:is.9(;*++oule con uncuerpo de masa * :g y una cada de *)m! 7amasa del agua es igual a *:g! ?suma el resto devalores necesarios y determine el cam0io en la

temperatura del sistema!


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E2emplo (

Se contiene vapor en un cilindrototalmente aislado a *(;C y *atm de presin! El sistema es

calentado #asta los ())C apresin constante! Determinecunto calor es a0sor0ido por :g

de vapor! @u$ se puede intuir sila presin permanece constanteA


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%lu2o continuo 4steady.

state5 Considere el sistema cuantostra0a2os identi/caA &

*! El tra0a2o de los alrededorespara introducir el 8uido en el

sistema(! Tra0a2o de e-pansin 1s

+! Tra0a2o del sistema para sacarel 8uido fuera del sistema


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%lu2o continuo

Balance general

7os cam0ios de energa cin$tica y potencial"usualmente se desprecian!

Cuando el 8uido de operacin es agua se recurren

a los datos ta0ulados" caso contrario utili3ar gasideal


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6elaciones termodinmicasdel gas ideal Ecuacin de estado

Primera ley

Calor espec/co a volumen constante

Calor espec/co a presin constante

6elacin de calores espec/cos

Indica comportamiento degas ideal


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Procesos

?dia0tico reversi0le& considere una mol de gasideal


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E2emplo (

Se calienta un gas ideal desde ())C a ;))C apresin constante calcule el calor re9uerido paraproducir esta operacin!


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Segunda ley de la

Termodinmica El concepto de segunda ley inicia con el tra0a2ode Sadi Carnot el cual desea0a determinar eltra0a2o m-imo 9ue se puede o0tener de unam9uina de vapor!


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Segunda ley de la

Termodinmica Descripcin del fenmeno Si una tu0era contiene vapor 8uyendo sin estar

aislada el calor se trans/ere desde la tu0era a losalrededores

Si una vlvula 9ue separa dos gases se a0re el 8u2ose dirige desde el punto de mayor presin al puntode menor presin

Si una pared separa dos gases y $sta es removidalos gases se me3clan" pero si los gases ya estn en

me3cla y colocamos la pared ellos no se separan


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Segunda ley de la

Termodinmica Enunciados&*!Es imposi0le reali3ar una transferencia de calor

desde un cuerpo y o0tener una cantidade9uivalente de tra0a2o!

(!Todo proceso cuyo nico efecto es latransferencia de energa 4temperatura5 se reali3adesde el punto de mayor nivel de energa a elpunto de menor nivel de energa!


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El Ciclo de Carnot

#ttp&''termodinamica/sica!,ee0ly!com'a0o


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E2emplo + y

Se dispone de *:g de agua a F)C! Cul es lam-ima cantidad de tra0a2o 9ue se puedeo0tener del mismo si el reservorio fro es de ()C

7a teora OTEC esta0lece 9ue se puede o0tener

electricidad de los oc$anos aprovec#ando elgradiente de temperatura en funcin de las capasmarinas asuma una temperatura superior de (;Cy una inferior de *)C determine el m-imotra0a2o 9ue se pueda o0tener!


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Ciclo termodinmico real

Se utili3a vapor para generarelectricidad en 0ase alsiguiente ciclo&

*.( Se vapori3a agua a altapresin

(.+ Se e-pande el vapor enuna tur0ina y se producetra0a2o

+. Se condensa el vapor

.* Compresin del agua


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Ciclo real . Entropa

Si una m9uina t$rmica a0sor0e calor @* atemperatura T* y desalo2a @( a T( tenemos&

7a entropa total se re/ere a la entropa del

sistema G la entropa de los alrededores


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E2emplo ;

O-geno a * atm de presin y 8u2o de *mol's escalentado iso0ricamente desde *; a ;)C usandovapor saturado a *atm calcule el cam0io deentropa del o-geno y del vapor! ?suma 9ue el

vapor se encuentra en condiciones de saturacindurante todo el proceso


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6eferencias

Hengel" y! ?! 4()**5! Thermodynamics: anengineering approach.Ne, or:& Jc.Kra,.Lill!

DP! Tassios! 4*MM+5! ?pplied C#emical EngineeringT#ermodynamics! Ne, or: Springer.erlag Berlin

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