Unidad 3. Primera ley de la termodinámica en sistemas cerrados. Sustancias puras

Transcripción

1 Unidad 3 Primera ley de la termodinámica en sistemas cerrados Sustancias puras

2 Pero antes un pequeño repaso!...si es que no resolvieron estos problemas Se deja que vapor de agua sobrecalentado a 1MPa y 300 C se enfríe a volumen constante, hasta que la temperatura descienda a 150 C. En el estado Final Determine: 1. Presión 2. Calidad 3. Entalpía 4. Diagrama T-v c/r alas líneas de saturación La superficie P-v-T

3 Unidad 2: Propiedades de la materia 1. Presión : 476,16 kpa 2. Calidad: 0, Entalpía: 2434,45 kj/kg 4. Diagrama T-v c/r a las líneas de saturación La superficie P-v-T

4 Unidad 2: Propiedades de la materia

5 Unidad 2: Propiedades de la materia 1. Variación de la presión : 26 kpa 2. Masa a retirar: 0,007 kg La superficie P-v-T

6 TAREA 1 En grupos de 2 o 3, resolver 3 problemas a elección: - Un problemas entre los ejercicios 3.31 y Un problema entre los ejercicios 3.79 y Un problema entre los ejercicios y En la portada deberán indicar los integrantes y los ejercicios seleccionados. Plazo: 1 semana (4 de mayo)

7 CONTENIDOS La Primera Ley de la Termodinámica en Sistemas Cerrados Introducción Transferencia de Calor

8 3.1.- La Primera Ley de La Termodinámica Introducción

9 3.1.- La Primera Ley de La Termodinámica Introducción Del ppo de la conservación de la energía: Durante la interacción de un sistema con el medio la cantidad de energía ganada por el Sistema debe ser igual a la energía perdida por su entorno La energía cruza la frontera de un sistema cerrado en forma de: Calor q Trabajo W

10 Cuando sucede Transferencia de Calor?? Hasta cuando se produce?? Calor: Forma de E. que se transfiere entre dos sistemas (ó sist y alrd ) ssi una diferencia de Temperatura Primera Ley de la Termodinámica

11 Qué mecanismos de transferencia de Calor existen?: Primera Ley de la Termodinámica Todos requieren un DT y suceden de T mayor a T menor

12 MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR Conducción: Depende de las propiedades del material Se determina con : Q = k A (T2 T1) Convección: Es el mecanismo de transferencia de calor entre un solido y un fluido circundante Relaciona los efectos de conducción y el del movimiento del fluido Se determina con : Q = h A (Ts Tf) Primera Ley de la Termodinámica

13 MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR Radiación: Es la energía que emite la materia en forma de ondas electromagnéticas. No requiere de un medio para propagarse. Se determina con : Q = ᵋ σ A T^ Primera Ley de la Termodinámica

14 TRANSFERENCIA DE CALOR T de C: HACIA un sistema Adición de Calor HACIA FUERA de un sistema Rechazo de Calor Calor es energía en transición que se reconoce sólo cuando cruza la frontera de un sistema Primera Ley de la Termodinámica

15 Proceso donde no existe transferencia térmica se denomina: ADIABÁTICO 2 formas para que exista un proceso adiabático: 1. Sistema AISLADO (Q O) 2. Sistema y alrededores a igual temperatura Primera Ley de la Termodinámica

16 CONVENCIÓN Q (+) Q (-) Cualquier T de C: Que incrementa la Energía de un sistema es positiva (+) Que disminuya la Energía de un sistema es negativa (-) Primera Ley de la Termodinámica

17 CONTENIDOS La Primera Ley de la Termodinámica en Sistemas Cerrados Introducción Primera Ley y a la Transferencia de Calor Trabajo Formas Mecánicas del Trabajo La Primera Ley de La Termodinámica

18 Trabajo 2 requisitos para que se presente una interacción de trabajo entre un sistema y sus alrededores: 1.- Debe existir una fuerza que actúe en la frontera 2.- La frontera debe moverse SSI {1<>2} W

19 Trabajo Interacción de energía entre el sistema y sus alrededores Si no existe T la interacción de energía presente es Trabajo 1.- Trabajo en un proceso Trabajo por unidad de masa... W(-) W(+) Límite sistema E del sistema disminuye cuando realiza W 3.- Trabajo por unidad de tiempo... Dispositivos que Producen Trabajo... Dispositivos que Consumen Trabajo... E aumenta cuando se efectúa un W sobre él

20 Trabajo

21 Trabajo Este trabajo de expansión o compresión que involucra el desplazamiento de una sección del sistema, se llama trabajo de frontera móvil o trabajo de frontera Un lugar donde se aprecia el trabajo de frontera es en lo motores de combustión, a que la combustión del gas obliga al movimiento del pistón. Pero este tipo de trabajo no puede determinar de forma precisa el trabajo de un motor.. por qué?

22 Trabajo La termodinámica requiere conocer los estados y las diferentes trayectorias para llegar de un estado a otro, a altas velocidades tanto los estados como las trayectorias no pueden especificarse. Por lo tanto, la termodinámica utiliza los procesos de cuasiequilibrio

23 Trabajo Consideremos el embolo de la figura, si el gas confinado se expande tendremos Al remplazar la segunda ecuación en la primera tenemos Si consideramos un desplazamiento diferencial, entonces tenemos: Por lo que el trabajo de frontera también es conocido como PdV

24 Trabajo Dado que trabajamos con presiones absolutas, P no puede ser negativa, pero que pasa con V Si el volumen disminuye, V es negativo, del mismo modo que es positivo si el volumen aumenta. Por lo tanto el trabajo de frontera puede ser positivo o negativo: Esto sustenta la convención de signos!!! Si el sistema realiza trabajo, entonces se considera positivo (expansión), en caso contrario es negativo (compresión)

25 Trabajo El trabajo total resultará de la suma de todos los trabajos diferenciales. Esta integral puede evaluarse solo si se conoce la relación entre la Presión y el Volumen, por lo que P=f(V). Lo que es simplemente la trayectoria entre dos estados en un diagrama P-v

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27 Trabajo de la Frontera Móvil Curso tratará el trabajo de una frontera móvil para un proceso de CUASIEQUILIBRIO Ó CUASIESTÁTICO (sist en equilibrio durante el proceso) El área bajo la curva de un proceso de un diagrama P-v es igual en magnitud al W efectuado durante la Expansión o Compresión de Cuasiequilibrio de un SISTEMA CERRADO Que pasaría si para llegar de un estado a otro se siguen diferentes trayectorias? Que pasaría si W no fuera función de la trayectoria?

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