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Catégorie :Category: mViewer GX Creator Lua TI-Nspire
Auteur Author: luciagonzalezv01
Type : Classeur 3.6
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Mis en ligne Uploaded: 15/09/2021 - 19:34:32
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Description 

Tema 1. Introducción a la Termodinámica

La termodinámica nos aporta un enfoque macroscópico de las distintas propiedades de los
sistemas en equilibrio y de los cambios que se producen en los procesos reversibles (los que
tienen lugar sin romperse las condiciones de eq). Estudia el calor, trabajo, energía y los
cambios que éstos provocan en el estado de los sistemas. También se ocupa de las relaciones
entre las diferentes propiedades macroscópicas de los sistemas.

Un sistema termodinámico es una parte macroscópica del universo con entidad en el tiempo
y en el espacio, separada del exterior o alrededores por una pared o superficie real o
imaginaria.
Sistema abierto: Puede intercambiar materia y energía con el exterior.
Sistema aislado. No puede intercambiar ni materia ni energía con el exterior. (tampoco es
posible un cambio de volumen).
Sistema cerrado. No intercambia materia pero sí puede intercambiar energía.

Las paredes del sistema pueden ser:
rígidas/ móviles (el volumen del sistema cambiará o no en función de ello)
Permeables, semiperm, o imperm.
Adiabáticas/no adiab. Con lo que se permite o no el intercambio de calor.

Subsistema o fase. Cada parte del sistema separada
por discontinuidades físicas en su estructura.
Si el sistema tiene varias fases, cada una de
ellas es un sistema abierto a las demás fases.
Sistema homogéneo: una sola fase.
Heterogéneo, varias fases.
EQUILIBRIO.
La termodinámica estudia sistemas en equilibrio ( no se observan
variaciones macroscópicas con el tiempo) o procesos reversibles.

Para tener eq. Termodinámico se han de cumplir las 3 condiciones
siguientes:
Equilibrio térmico. Entre el sistema y los alrededores: si no se
produce ningún cambio en el sistema ni en los alrededores cuando
éstos están separados por una pared conductora del calor (no
adiabática)
Equilibrio mecánico: Todas las fuerzas dentro del sistema y entre el
sistema y los alrededores están equilibradas.
Equilibrio material. No hay cambios globales en la composición del
sistema (no hay reacción química, las concentraciones de las especies
químicas permanecen ctes en el tiempo), ni transferencia de materia
entre las distintas fases del sistema.
El conjunto de propiedades termodinámicas del sistema definen el ESTADO TERMODINÁMICO.

No todas las propiedades T. del sistema son independientes sino que al fijar el valor de
algunas de ellas (“variables independientes”) el valor de las demás queda automáticamente
fijado. Así para definir el estado del sistema, basta con conocer esa variables indep. o
“VARIABLES DE ESTADO”.
El resto de propiedades son función de las primeras: “funciones de estado”. Los valores
de las f. de estado dependen sólo del estado actual del sistema y no de la historia del mismo.
Una ecuación de estado es la ec. matemática que nos permite calcular una f. de estado a
partir de las variables de estado.

Ej.: Ecuación de estado del gas ideal: V = nRT/P.
Cuando se especifica la temperatura y la presión de un mol de gas ideal, el volumen sólo puede adquirir un valor, dado por la
ecuación de estado

Otras: V=αT+βT2+….- δP+εP4…

Prop. Intensivas. ρ, P, T. No dependen de la cantidad de materia del sistema. No
son aditivas
Prop. Extensivas. Dependen de la cantidad de materia del sistema..Ej: m, V, H.
Son aditivas
Si al dividir el sistema en 2 partes la propiedad queda dividida  Ext.
Si al dividir el sistema en 2 partes la propiedad queda cte –> Int.
El cociente entre dos ext. es una prop. Intensiva. Ej.: V/m= volumen molar
Propiedades de las funciones de estado
En termodinámica se trabaja con funciones de dos o mas variables. Sea z una
función de las variables x e y, y supongamos que queremos saber cómo varia z
cuando varían x e y. Eso lo expresamos como
 ∂z   ∂z 
d z =   d x +   d y
 ∂x  y ∂y x
A partir de esta ecuación se pueden obtener tres identidades útiles entre
derivadas parciales:
Primera, Si y =cte
y dividiendo por dz dz  ∂z  d x y  ∂z   ∂x 
=   = 1 =    
dz  ∂ x  y dz y  ∂x  y  ∂z  y
 ∂z  1
  =
 ∂ x  y  ∂ x 
 ∂z 
 y
Segunda  ∂z   ∂z 
=dz   dx +   dy
 ∂x  y  ∂y  x
Para un proceso infinitesimal en el que z permanece constante

 ∂z   ∂z 
0   dxz +   dyz Dividiendo por dyz
 ∂x  y  ∂y  x
 ∂z  dxz  ∂z  dy z dxz  ∂x 
0   +  = 
 ∂x  y dyz  ∂y  x dyz dy z  ∂y  z
 ∂z   ∂x   ∂z  1 multiplicando por  ∂y 
    = −  = −  
 ∂x  y  ∂y  z  ∂y  x  ∂y   ∂z  x
 
 ∂z  x
 ∂z   ∂x   ∂y 
      = −1
 ∂x  y  ∂y  z  ∂z  x
Tercera
Una función de dos variables independientes tiene las siguientes derivadas
parciales z = f ( x, y )
 ∂ 2 z   ∂  ∂z    ∂ 2 z   ∂  ∂z  
 =     =   
 ∂ x 2   ∂x  ∂x    ∂ y2  ∂y  ∂y  
   y y    x x

El orden de diferenciación no afecta al resultado
 ∂  ∂z    ∂  ∂z  
    =   
 ∂ y  ∂ x  y   ∂ x  ∂ y  x 
x y
∂2z ∂2z
=
∂ y ∂x ∂x ∂ y
Trayectoria = Camino que sigue el sistema cuando su estado cambia con el tiempo

PROCESO termodinámico



• Isotermo (T = cte)
• Isóbaro (P = cte)
• Isócoro (V = cte)
• Adiabático (Q = 0)
• Cíclico (estado final = estado inicial)
Tipos de
procesos Reversible
(sistema siempre infinitesimalmente próximo al equilibrio;
un cambio infinitesimal en las condiciones puede invertir
el proceso)
Irreversible
(un cambio infinitesimal en las condiciones no produce un
cambio de sentido en la transformación).
TEMPERATURA [K] [ºC]
• La temperatura es una propiedad intensiva que se usa para determinar si dos sistemas
están en equilibrio térmico cuando se ponen en contacto a través de una pared
diatérmica. Determina la dirección del flujo de energía: la energía es transferida de
mayor a menor temperatura.
• Un sistema está en equilibrio térmico con sus alrededores, si una variación
infinitesimal en la temperatura produce un cambio en la energía interna del sistema (en
cualquier dirección)
La temperatura es una medida de la cantidad de energía (cinética, rotacional,
vibracional, electrónica) que tienen las partículas en un sistema. Es un parámetro
utilizado para comparar cantidades de energía de diferentes sistemas.




Principio cero de la termodinámica
Cuando dos sistemas A y B están en equilibrio térmico con un
tercero C, A y B también están en equilibrio térmico entre sí
Presión Fuerza que se ejerce por unidad de área
Cuando una región de presión alta está separada de otra
región de presión más baja mediante una pared móvil, la
pared es empujada hacia una de las regiones [(a) y (c)].
Por el contrario si las dos presiones son idénticas, la pared
no se mueve (b). Esta última condición corresponde a una
situación de equilibrio mecánico entre las dos regiones
1 Pa = 1 N/m2
1 bar = 105 Pa = 750 mmHg
1 at = 760 mmHg=1,01325 bar =101325Pa

Condiciones habituales de referencia:
STP: temperatura y presión estándar:
T = 273.15 K y p = 1 atm
Para un gas ideal : Vm= 22.414 dm3mol-1

SATP: temperatura y presión ambiente estándar
T = 298.15 K y p = 1 bar
Para un gas ideal : Vm= 24.789 dm3mol-1
Gas ideal. Es el caso más simple al que podemos aplicar la leyes
de la Termodinámica:

Ley de Boyle Ley de Charles

p α 1/V (n, T constante) V α T ( n, p constante)

Principio de Avogadro: V ∝ n (p, T constante)

Ecuación del gas perfecto
pV=nRT


Ley de Dalton pT = ∑ pi
i
pi V = n i R T
pi = x i p T
Vocabulary
Términos matemáticos decimal point punto decimal perimeter perímetro
Addition suma ...

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