Trabajo. 6-Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares 1

Transcripción

1 Trabajo 6-Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares

2 Trabajo Interacción energética entre un sistema y sus alrededores, a través de aquellas porciones de los límites del sistema en que no hay transferencia de masa, como consecuencia de la diferencia en una propiedad intensiva diferente de la temperatura entre el sistema y sus alrededores. 6-Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares

3 Trabajo Trabajo positivo es aquel realizado al sistema por los alrededores. Trabajo negativo es aquel realizado por el sistema a los alrededores. 6-Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares 3

4 Trabajos Cuasiestáticos Fuerza generalizada Desplazamiento generalizado Ecuaciones de Trabajo Mecánico lineal F s F ds Elástico F, σ L F dl Electrostática ε Qe ε dqe Superficie γ A γ da Capacitor E P VE dp Magnético H M V µ 0 H dm Frontera P V -P dv 6-Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares 4

5 Trabajo Las ecuaciones de trabajo se obtienen siguiendo un razonamiento como el siguiente: P = dw dw F A = = = F = P F P ds A ds P dv A 6-Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares 5

6 Trabajo El trabajo se calcula a partir de la ecuación de trabajo que vaya a utilizarse, por ejemplo: W = dw = P dv 6-Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares 6

7 Trabajo para Proceso Isobárico En un proceso isobárico la presión permanece constante. W W = P dv = P = P V = P V dv [ ] = P( V V ) 6-Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares 7

8 Trabajo para Proceso Isométrico En un proceso isométrico el volumen permanece constante. ( 0) 0 W = P dv = P = NO HAY TRABAJO 6-Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares 8

9 Trabajo para Proceso Isotérmico En un proceso isotérmico la temperatura permanece constante. 6-Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares 9

10 Ejercicio Un gas con un volumen inicial de 0. [dm 3 ] y una presión de [bar] se expansiona a presión constante hasta que su volumen es 0.5 [dm 3 ]. Calcular el trabajo realizado. ( 5 ) 3 0 (.5.0) 0 = [ J ] W = P dv = P V = Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares 0

11 Ejercicio En un cilindro con émbolo, se comprime una sustancia simple compresible desde 5 [dm 3 ] y 0 [kpa] hasta 40 [kpa], según una trayectoria dada por la ecuación P=aV+b, donde a=-37[mpa/m 3 ]. Obtener la cantidad de trabajo en el sistema durante el proceso. 6-Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares

12 Ejercicio Se necesita tener la variación de volúmenes, por lo que hay que calcular el volumen final y para ello se requiere obtener la constante b. b = P + V = = 665 El volumen final es entonces: 3 3 P b V = = = 6 a [ ] 3 dm Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares

13 Ejercicio El trabajo se calcula como: W W = = a P dv = Vdv b [ J ] dv ( av + b) dv V = a = 37 0 = 0.7 ( ) b V ( ) 6-Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares 3

14 Substancia Pura 6-Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares 4

15 Substancia Pura Substancia que tiene una composición química homogénea e invariable en todas las fases. Puede existir en más de una fase, de manera que mezclas de agua y vapor siguen considerándose substancia pura. Mezclas de gases a veces pueden considerarse substancia pura si no hay cambio de fase. 6-Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares 5

16 Sistema Homogéneo Sistema en el que cada propiedad intensiva es constante. Si el sistema no es homogéneo puede constar de varias partes que si cada una es homogénea, se le llama fase. 6-Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares 6

17 Substancia Simple Aquella que solo tiene una forma relevante de realizar trabajo. Substancia Simple Compresible es aquella cuya forma relevante de hacer trabajo es mediante variaciones de volumen. 6-Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares 7

18 Propiedades Intrínsecas Se originan de las características particulares de la masa dentro de las fronteras del sistema. Son propiedades intensivas e independientes para una situación física determinada. 6-Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares 8

19 Postulado de Estado El número de propiedades intrínseca e independientes que se requieren para fijar el estado de una substancia es igual al número de módulos de trabajo cuasiestáticos que tienen un efecto apreciable sobre el estado de la substancia si se alteran durante el proceso, mas uno. 6-Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares 9

20 Postulado de Estado El estado de equilibrio de una substancia simple queda fijo al especificar los valores de dos propiedades intrínsecas e independientes cualesquiera. 6-Sep-06 Alicia Ma. Esponda Cascajares 0