Energía interna, calor y trabajo Termodinámica Energía interna, calor y trabajo

1.Energía interna En un gas ideal depende sólo de la temperatura. Teorema de equipartición. g = grados de libertad Traslación Rotación Oscilación

2. Calor Energía que se transfiere de un objeto a otro debido a una diferencia de temperatura C = [J/ºK] 1cal=4.184 J Una caloría es el calor necesario para elevar la temperatura de 1g de agua 1ºC Calor específico molar Calor específico Capacidad Calorífica

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.

Calor. Convenio de signos Sistema Q<0 Q>0 Calor absorbido por el sistema Calor cedido por el sistema

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

Trabajo. Convenio de signos Sistema W>0 W<0 Trabajo realizado sobre el sistema Trabajo realizado por el sistema

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

Proceso isóbaro Isóbara  P=cte p V V1 V2

Proceso isócoro V=cte p P2 P1 V

Proceso isotermo (Gas ideal) T =cte p V2 V V1

Proceso Adiabático (Gas ideal) Ecuación de la adiabática Q = 0 p V2 V V1 Cte de adiabaticidad

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

Capacidades caloríficas (2). Gas Ideal Relación entre Capacidades Caloríficas en gases ideales. Proceso isóbaro Ecuación válida para cualquier proceso

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

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

Capacidades caloríficas en gases y grados de libertad (2) GASES MONOATÓMICOS l=3 (traslación) GASES DIATÓMICOS l= 3(tras.)+2(rot.) Además pueden vibrar y añadir un grado más de libertad a temperaturas altas

Expansión adiabática-cuasiestática de un gas ideal dQ = dU+dW = 0 Cv dT + p dV=0 Gas ideal pV = nRT Cp-Cv = nR y definimos la constante de adiabaticidad g = Cp/Cv

Capacidades caloríficas en sólidos V = cte W = 0 Modelo simplificado de sólido l = 3(tras.)+ 3 (vibr.) Ley de Dulong-Petit