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Tema 1 Primer Principio de Termodinámica
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CONTENIDO
1.- Trabajo, Calor, Energía. 2.- El Primer
Principio de la Termodinámica. Energía Interna
(U) 3.- Entalpía (H) 4.- Capacidad Calorífica 5.-
Cálculo de ?U y de ?H en procesos sencillos de
sistemas cerrados
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LA ENERGÍA DEL UNIVERSO SE CONSERVA
PRIMER PRINCIPIO
Es imposible realizar un trabajo sin consumir una
energía
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LA ENERGÍA DEL UNIVERSO SE CONSERVA
PRIMER PRINCIPIO
energía química (carbón) energía interna (agua
líquida vapor de agua) el vapor se
expande Trabajo energía cinética
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1.- TRABAJO. CALOR, ENERGÍA.
TRABAJO (PV)
Estado inicial
Pext Pint
Equilibrio mecánico
Estado final
Pext Pint
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TRABAJO (PV) Expansión-(Compresión)
P
1
P
V
V
2 etapas
Estado Inicial 1
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TRABAJO (PV) Expansión-(Compresión)
1
P
2
V

• Expansión Reversible

? etapas
Estado Inicial 1
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1.- TRABAJO. CALOR, ENERGÍA.
CALOR
Un sistema cede E en forma de Q si se transfiere
como resultado de una diferencia de T entre el
sistema y el entorno.
la T sistema varía hasta igualar la Talrededores
Unidades Julio
1 cal 4.184 J
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1.- TRABAJO. CALOR, ENERGÍA.
PRIMER PRINCIPIO
Q
Estado Inicial
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LA ENERGÍA DEL UNIVERSO SE CONSERVA
PRIMER PRINCIPIO
El calor y el trabajo son formas equivalentes de
variar la energía de un sistema Joule
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1.- TRABAJO. CALOR, ENERGÍA.
Calor y el trabajo se distinguen por su efecto
sobre las moléculas del entorno
Q
W
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1.- TRABAJO. CALOR, ENERGÍA.
TRABAJO
Transferencia electrónica
SISTEMA
BANCO
efectivo
CALOR

• son formas de variar la E del sistema
• no son funciones de estado
• no es algo que posea el sistema

cheques
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1.- TRABAJO. CALOR, ENERGÍA.
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1.- TRABAJO. CALOR, ENERGÍA.
La energía es la capacidad para hacer un trabajo
ENERGÍA
E debida a la posición del sistema en un campo de
fuerzas (gravitacional, eléctrico, magnético) y a
su movimiento en conjunto
Eotras
Esistema U Eotras
Energía Interna, U característica del sistema
(Et, Er, Ev de moléculas) depende del estado de
agregación del sistema
Unidades Julio (J)
La energía es una función de estado La
energía es una propiedad extensiva
Puedo definir una propiedad intensiva
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2.- PRIMER PRINCIPIO. ENERGÍA INTERNA.
No es posible conocer la energía de un
sistema, sólo conocemos su cambio en un proceso
?UU2-U1
ENERGÍA
Cómo podemos aumentar U de un sistema cerrado?
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2.- PRIMER PRINCIPIO. ENERGÍA INTERNA.
Proceso Cíclico A?A
A
P
B
Es imposible realizar un trabajo sin consumir una
energía
V
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2.- PRIMER PRINCIPIO. ENERGÍA INTERNA.

Proceso Cíclico A?A
A
P
U ? función de estado
B
Es imposible realizar un trabajo sin consumir una
energía
V
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2.- PRIMER PRINCIPIO. ENERGÍA INTERNA.
ENERGÍA INTERNA
V
v
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3.- ENTALPÍA.

• Función de estado H?f(T,P,V,U)
• Propiedad extensiva
• Unidades de energía (J)

Entalpía (H)
H ? U PV
Proceso a P cte
1º Principio ?UQW
?UU2-U1
?H
v
H2
H1

• Nos da una forma de determinar ?H

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3.- ENTALPÍA.
H ? U PV

• Una forma de determinar ?U QV
• Una forma de determinar ?H QP

QI.V.t
Relación entre DH y DU
DH DU D(PV)
DH DU PDV
DH _at_ DU
proceso sól/líq
?(PV) P?VV?P?P?V P2V2-P1V1
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4.- CAPACIDAD CALORÍFICA.
El Q se definió como la energía trasferida como
consecuencia de una diferencia de T

• si no hay cambio de fase
• ni reacción química

Capacidad calorífica de una sustancia cantidad
infinitesimal de calor necesaria para elevar su T
en una cantidad dT . JK-1

• Depende de la naturaleza de la propia sustancia
• Puesto que Q depende de la trayectoria del
  cambio de estado,
• para definir C hay que definir la trayectoria

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4.- CAPACIDAD CALORÍFICA.
Puesto que QV ?U y QP ?H
en un sistema cerrado, en equilibrio o proceso
reversible y sólo W(P-V) es posible definir
Capacidad calorífica molar a P cte Capacidad
calorífica molar a V cte
p. Intensivas f(T,P,V)
U,H?f(T,P,V)
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CP?f(T,P,V)
150bar
H2O
Differential Scanning Calorimetry (DSC)
(J/g.K)
CP gt 0
CP ? CV
CV gt 0
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4.- CAPACIDAD CALORÍFICA.
Cuál es la relación entre CP y CV?
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4.- CAPACIDAD CALORÍFICA.
Cuál es la relación entre CP y CV?
Gas Ideal
Gas Ideal
CP-CV nR
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4.- CÁLCULO DE ?U y ?H en procesos sencillos de
sistemas cerrados
De forma general

• En un proceso cíclico

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4.- CÁLCULO DE ?U y ?H en procesos sencillos de
sistemas cerrados

• Cambio de Fase a T y P constante

• El QP se emplea en ?V y en ?U,
• que depende del estado de agregación

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4.- CÁLCULO DE ?U y ?H en procesos sencillos de
sistemas cerrados

• Proceso Isobárico (P?cte) sin cambio de fase

Pcte
Si CP cte
Pcte

• Proceso Isocórico (V?cte)

Vcte
Si CV cte
Vcte
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4.- CÁLCULO DE ?U y ?H en procesos sencillos de
sistemas cerrados

• Cambio de estado de un Gas Ideal

G I
Si CV cte
G I
Si CP cte

• Proceso Isotérmico (Tcte) de un Gas Ideal

G I
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4.- CÁLCULO DE ?U y ?H en procesos sencillos de
sistemas cerrados
0

• Proceso Adiabático (Q0) de un Gas Ideal

• Proceso Adiabático (Q0) Irreversible (P cte) de
  un G.I.

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4.- CÁLCULO DE ?U y ?H en procesos sencillos de
sistemas cerrados
0

• Proceso Adiabático (Q0) de un Gas Ideal

• Proceso Adiabático (Q0) Reversible de un Gas
  Ideal

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4.- CÁLCULO DE ?U y ?H en procesos sencillos de
sistemas cerrados

• Proceso Adiabático (Q0) Reversible de un Gas
  Ideal

P
Tcte
Q 0
V
G I