Termodinmica

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Termodinámica

• Energía interna, calor y trabajo

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1.Energía interna

• En un gas ideal depende sólo de la temperatura.
  Teorema de equipartición.
• g grados
• de libertad

Traslación
Rotación
Oscilación
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2. Calor

• Energía que se transfiere de un objeto a otro
  debido a una diferencia de temperatura
• C J/ºK 1cal4.184 J
• Una caloría es el calor necesario para elevar la
  temperatura de 1g de agua 1ºC

Calor específico molar
Calor específico
Capacidad Calorífica
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Calor (2). Cambios de fase

• Cambio de fase y calor latente
• Calor de fusión Calor necesario para fundir
  una sustancia sin modificar su temperatura.
• Calor de evaporación Calor necesario para
  vaporizar una sustancia sin modificar su
  temperatura.

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Calor. Convenio de signos
Sistema
Qlt0
Qgt0
Calor absorbido por el sistema
Calor cedido por el sistema
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3. Trabajo

• Ejemplo gas expansionado contra un pistón móvil
• dW F dx PA dx P dV
• 1 atm l 101.3 J
• El trabajo depende del camino

A
dx
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Trabajo. Convenio de signos
Sistema
Wgt0
Wlt0
Trabajo realizado sobre el sistema
Trabajo realizado por el sistema
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Primer principio de la Termodinámica

• El calor añadido a un sistema es igual a la
  variación de energía interna del mismo más el
  trabajo realizado por el sistema
• Variaciones infinitesimales

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Proceso isóbaro

• Isóbara ? Pcte

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Proceso isócoro

• Vcte

p
P2
P1
V
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Proceso isotermo (Gas ideal)

• T cte

p
V
V2
V1
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Proceso Adiabático (Gas ideal)
Ecuación de la adiabática

• Q 0

p
V
V2
V1
Cte de adiabaticidad
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Capacidades caloríficas (1)

• La capacidad calorífica nos da información sobre
  la energía interna? Estructura molecular.
• Capacidades Caloríficas en gases.

Ecuación válida para cualquier proceso
Proceso isócoro
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Capacidades caloríficas (2). Gas Ideal

• Relación entre Capacidades Caloríficas en gases
  ideales.

Proceso isóbaro
Ecuación válida para cualquier proceso
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Capacidades caloríficas en gases y grados de
libertad (1)

• La energía interna depende de los grados de
  libertad

Energía para n moles y l grados de libertad
La capacidad calorífica depende de los grados de
libertad
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Capacidades caloríficas en gases y grados de
libertad (1)

• La energía interna depende de los grados de
  libertad

Energía para n moles y l grados de libertad
La capacidad calorífica depende de los grados de
libertad
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Capacidades caloríficas en gases y grados de
libertad (2)

• GASES MONOATÓMICOS
• l3 (traslación)

• GASES DIATÓMICOS
• l 3(tras.)2(rot.)
• Además pueden vibrar y añadir un grado más de
  libertad a temperaturas altas

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Expansión adiabática-cuasiestática de un gas ideal

• dQ dUdW 0 Cv dT p dV0
• Gas ideal pV nRT
• Cp-Cv nR y definimos la constante de
  adiabaticidad g Cp/Cv

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Capacidades caloríficas en sólidos

• V cte W 0
• Modelo simplificado de sólido
• l 3(tras.) 3 (vibr.)

Ley de Dulong-Petit