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Energía interna, calor y trabajo
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] cal=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
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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 Q<0 Q>0 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 = J El trabajo depende del camino A dx
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Trabajo. Convenio de signos
Sistema W>0 W<0 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 P=cte p V V1 V2
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Proceso isócoro V=cte p P2 P1 V
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Proceso isotermo (Gas ideal)
T =cte p V2 V V1
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Proceso Adiabático (Gas ideal)
Ecuación de la adiabática Q = 0 p V2 V 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 l=3 (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 = dU+dW = Cv dT + p dV=0 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
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