clase ii equilibrio 2013 - unneing.unne.edu.ar/pub/fisica2/2013/20130610/clase02.pdf · curso...

FACULTAD DE INGENIERFACULTAD DE INGENIERÍÍAADEPARTAMENTO DE FDEPARTAMENTO DE FÍÍSICA Y QUSICA Y QUÍÍMICAMICACURSO FCURSO FÍÍSICA II 2013SICA II 2013CLASE IICLASE II 15/MARZO15/MARZOPROF. JUAN JOSPROF. JUAN JOSÉÉ CORACECORACE

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDESTEUNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDESTE

FISICA IIFISICA II

EQUILIBRIOEQUILIBRIO –– ESTADOS DE AGREGACIONESTADOS DE AGREGACIONPROPIEDADESPROPIEDADES -- FLUIDOS EN EQUILIBRIOFLUIDOS EN EQUILIBRIO

–– ECUACION DE ESTADO.ECUACION DE ESTADO.

EQUILIBRIO TERMODINEQUILIBRIO TERMODINÁÁMICOMICO

EQUILIBRIO MECEQUILIBRIO MECÁÁNICONICO

EQUILIBRIO MATERIAL O QUIMICOEQUILIBRIO MATERIAL O QUIMICO

EQUILIBRIO TEQUILIBRIO TÉÉRMICORMICO

CUALQUIERCUALQUIER SISTEMASISTEMA QUE TENGA GRADIENTES DE:QUE TENGA GRADIENTES DE:TEMPERATURA, PRESITEMPERATURA, PRESIÓÓN O COMPOSICIN O COMPOSICIÓÓN, TENDERN, TENDERÁÁA CAMBIAR HASTA ELIMINAR ESOS GRADIENTES.A CAMBIAR HASTA ELIMINAR ESOS GRADIENTES.

LOS SISTEMAS NATURALES TIENDENLOS SISTEMAS NATURALES TIENDENA ESTADOS DE MA ESTADOS DE MÍÍNIMA ENERGNIMA ENERGÍÍAA

LOS COMBUSTIBLES SE AGOTANLOS COMBUSTIBLES SE AGOTAN……LOS GLOBOS SE DESINFLANLOS GLOBOS SE DESINFLAN……

LOS CUERPOS CALIENTES SE ENFRIANLOS CUERPOS CALIENTES SE ENFRIANLOS NEUMATICOS SE GASTANLOS NEUMATICOS SE GASTAN……

LAS HOJAS SE MARCHITANLAS HOJAS SE MARCHITAN……LA COMIDA SE DESCOMPONELA COMIDA SE DESCOMPONE……LAS PERSONAS ENVEJECENLAS PERSONAS ENVEJECEN……

La forma estable de una sustancia esLa forma estable de una sustancia esdiferente en distintos condiciones.diferente en distintos condiciones.

CasosCasos1)Agua + 51)Agua + 5ººCC la forma estable es lla forma estable es lííquida yquida yaa –– 55 ººCC es ses sóólidalida2)El Carbono a alta P y T, la forma estable2)El Carbono a alta P y T, la forma establees como diamante, a baja P y T es grafito.es como diamante, a baja P y T es grafito.

RELACION ENTRE EL EQUILIBRIO Y LASRELACION ENTRE EL EQUILIBRIO Y LASVARIABLES o PROPIEDADES DE ESTADOVARIABLES o PROPIEDADES DE ESTADO

LOS SISTEMAS EN EQUILIBRIO TIENEN PROPIEDADESLOS SISTEMAS EN EQUILIBRIO TIENEN PROPIEDADESMEDIBLES. UNA PROPIEDAD ES CUALQUIER CANTIDADMEDIBLES. UNA PROPIEDAD ES CUALQUIER CANTIDADQUE TIENE UN VALOR FIJO E INVARIABLE:QUE TIENE UN VALOR FIJO E INVARIABLE:TEMPERATURA, DENSIDAD,TEMPERATURA, DENSIDAD, ÍÍNDICE DE REFRACCINDICE DE REFRACCIÓÓN...N...

ESTAS VARIABLES CARACTERIZAN A LOS ESTADOSESTAS VARIABLES CARACTERIZAN A LOS ESTADOSDEPENDEN SDEPENDEN SÓÓLO DEL ESTADOLO DEL ESTADO ACTUALACTUAL DEL SISTEMA YDEL SISTEMA YNO DE LA FORMA EN QUE SE ALCANZNO DE LA FORMA EN QUE SE ALCANZÓÓ ESE ESTADO.ESE ESTADO.

••PROPIEDADES EXTENSIVASPROPIEDADES EXTENSIVAS

••PROPIEDADES INTENSIVASPROPIEDADES INTENSIVAS

••PROPIEDADES ESPECPROPIEDADES ESPECÍÍFICASFICAS

••CUANDO SE HAN ESPECIFICADO LAS VARIABLESCUANDO SE HAN ESPECIFICADO LAS VARIABLESNECESARIAS PARA DESCRIBIR AL SISTEMA SENECESARIAS PARA DESCRIBIR AL SISTEMA SEDICE QUE SE HA ESPECIFICADO ELDICE QUE SE HA ESPECIFICADO EL ESTADO DELESTADO DELSISTEMA.SISTEMA.

•• UN SISTEMA SE ENCUENTRA EN ESTADOUN SISTEMA SE ENCUENTRA EN ESTADODEFINIDO CUANDO TODAS SUS PROPIEDADESDEFINIDO CUANDO TODAS SUS PROPIEDADESPOSEEN VALORES ESPECPOSEEN VALORES ESPECÍÍFICOS.FICOS.

••SI A SU VEZ ESTOS VALORES NO CAMBIAN CONSI A SU VEZ ESTOS VALORES NO CAMBIAN CONEL TIEMPO, EL SISTEMA SE DICE QUE ESTEL TIEMPO, EL SISTEMA SE DICE QUE ESTÁÁ ENENEQUILIBRIO TERMODINEQUILIBRIO TERMODINÁÁMICOMICO, PARA EL CUAL NO, PARA EL CUAL NOEXISTE UN FLUJO DE MASA O ENERGEXISTE UN FLUJO DE MASA O ENERGÍÍA.A.

LA TERMODINLA TERMODINÁÁMICA DEFINE LOS SISTEMASMICA DEFINE LOS SISTEMASMEDIANTE SUS PROPIEDADESMEDIANTE SUS PROPIEDADES

OBSERVABLESOBSERVABLES

PROPIEDADES QUE PUEDEN SERPROPIEDADES QUE PUEDEN SERINTENSIVAS, EXTENSIVAS O ESPECIFICASINTENSIVAS, EXTENSIVAS O ESPECIFICAS

PROPIEDADES SON: PRESIPROPIEDADES SON: PRESIÓÓN, LAN, LATEMPERATURA, ELTEMPERATURA, EL ÍÍNDICE DE REFRACCINDICE DE REFRACCIÓÓN,N,VISCOSIDAD, DENSIDAD, MASA, VOLUMEN,VISCOSIDAD, DENSIDAD, MASA, VOLUMEN,

ETCETC

PROPIEDADES EXTENSIVASPROPIEDADES EXTENSIVAS

SonSon proporcionalesproporcionales a la cantidad de materiaa la cantidad de materiaconsiderada y por lo tanto dependen del tamaconsiderada y por lo tanto dependen del tamaññoodel sistema. Son propiedades aditivas; el valor deldel sistema. Son propiedades aditivas; el valor deltodo es igual a la suma de las partes. Ejemplos:todo es igual a la suma de las partes. Ejemplos:Volumen, Masa, EnergVolumen, Masa, Energíía, Entalpa, Entalpíía, Entropa, Entropíía, etc.a, etc.

PROPIEDADES INTENSIVASPROPIEDADES INTENSIVAS

SonSon independientesindependientes de la cantidad de materia (delde la cantidad de materia (deltamatamañño del sistema). No son aditivas. Ejemplos:o del sistema). No son aditivas. Ejemplos:ConcentraciConcentracióón, Temperatura,n, Temperatura, PresiPresióón,etcn,etc..

PROPIEDADES ESPECIFICASPROPIEDADES ESPECIFICAS

Son las propiedades extensivas relacionadas con laSon las propiedades extensivas relacionadas con lacantidad de materia.cantidad de materia.

Ejemplos volumen especEjemplos volumen especíífico, masa especfico, masa especíífica,fica,energenergíía especa especíífica, entalpfica, entalpíía especa especíífica, entropfica, entropííaaespecespecíífica, etc.fica, etc.

Pasan a ser independientes de la cantidad dePasan a ser independientes de la cantidad demateria o del tamamateria o del tamañño del sistema).o del sistema).

PROPIEDADES TERMODINPROPIEDADES TERMODINÁÁMICASMICASTIPOTIPO EXTENSIVAEXTENSIVA INTENSIVAINTENSIVA

RELACIONADASRELACIONADASCON LA MASACON LA MASA

MASAMASA ••DENSIDADDENSIDAD••CONCENTRACICONCENTRACIÓÓN DE UNN DE UNSOLUTOSOLUTO

PP--VV--TT

VOLUMENVOLUMEN ••VOLUMEN ESPECVOLUMEN ESPECÍÍFICOFICO(VOL/M)(VOL/M)••VOLUMEN MOLARVOLUMEN MOLAR(VOL/MOL)(VOL/MOL)••PRESIPRESIÓÓNN••TEMPERATURATEMPERATURA

ENERGENERGÍÍAATTÉÉRMICARMICA

••CAPACIDADCAPACIDADCALORCALORÍÍFICAFICA••ENERGENERGÍÍAA••ENTROPENTROPÍÍAA••ENTALPENTALPÍÍAA••ENERGENERGÍÍA LIBREA LIBRE

••CALOR ESPECCALOR ESPECÍÍFICOFICO••ENERGENERGÍÍA ESPECIFICAA ESPECIFICA••ENTROPENTROPÍÍA ESPECIFICAA ESPECIFICA••ENTALPENTALPÍÍA ESPECIFICAA ESPECIFICA••POTENCIAL QUPOTENCIAL QUÍÍMICOMICO

OTRASOTRASPROPIEDADESPROPIEDADES

••CONSTANTE DIELCONSTANTE DIELÉÉCTRICACTRICA••ÍÍNDICE DE REFRACCINDICE DE REFRACCIÓÓNN••VISCOSIDADVISCOSIDAD

SSÓÓLIDOSLIDOS -- FLUIDOSFLUIDOS

PROPIEDADES CARACTERISTICASPROPIEDADES CARACTERISTICAS

MASAMASA DENSIDAD VOLUMENDENSIDAD VOLUMEN

CONCENTRACICONCENTRACIÓÓNN

DENSIDADDENSIDAD

DIMENSIONES Y UNIDADESDIMENSIONES Y UNIDADES

PROPIEDADES EXTENSIVASPROPIEDADES EXTENSIVAS

V (volumen)V (volumen),, E (energE (energíía)a),, U (energU (energíía interna), Aa interna), A ((áárea),rea),M (masa molar).....M (masa molar).....

Usaremos letras mayUsaremos letras mayúúsculas imprentasculas imprenta……Con excepciCon excepcióón de la masa y nn de la masa y núúmero de moles, m y nmero de moles, m y n

PROPIEDADES INTENSIVAS y ESPECPROPIEDADES INTENSIVAS y ESPECÍÍFICASFICAS

vv (volumen espec(volumen especííficofico ≡≡ VV //mm),), ρρ (densidad(densidad ≡≡ mm //VV))uu (energ(energíía interna especa interna especííficafica ≡≡ UU//mm))……

Usaremos letras minUsaremos letras minúúsculas imprentasculas imprenta……Con excepciCon excepcióón de las intensivas puras,n de las intensivas puras, PP yy TT (presi(presióónny temperatura )y temperatura )

VOLUMEN,VOLUMEN, VOLUMENVOLUMEN ESPECESPECÍÍFICO Y DENSIDADFICO Y DENSIDAD

Volumen (V ) es el espacio que ocupa una sustancia;USAREMOS SIEMPRE metros cúbicos (m3).

Volumen específico (v) es el volumen que ocupa launidad de masa de una sustancia; USAREMOS SIEMPRE

metro cúbico x kilogramo (m3/kg.).

Densidad (ρ) es la masa de la unidad de volumen de unasustancia; USAREMOS SIEMPRE kilogramos x metro

cúbico (kg./m3)

Relaciones:

v = V/ m ;v = V/ m ; ρρ = m/V y v = 1/= m/V y v = 1/ρρ

CONCEPTO DE ESTADO DE AGREGACIONCONCEPTO DE ESTADO DE AGREGACIONDE LA MATERIADE LA MATERIA

)T,P(

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOSPROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

DENSIDADDENSIDAD –– [[]] M/V = [kg. mM/V = [kg. m--33]]

VISCOSIDADVISCOSIDAD -- [[ µµ ] = [] = [PaPa ·· s]s]

PRESIPRESIÓÓNN –– [P] =[[P] =[PaPa]]

ADHERENCIAADHERENCIA –– ffINTERMOLINTERMOL-- [N][N]

COHESICOHESIÓÓNN ––ffATRACCATRACCÍÍONON –– [N][N]

TENSION SUPERFICIALTENSION SUPERFICIAL –– [[] =[] =[N.mN.m--11]]

CAPILARIDADCAPILARIDAD –– [[]] –– [m][m]

FIN CLASE IIFIN CLASE II

PROXIMA CLASE 18/MARZO/2013PROXIMA CLASE 18/MARZO/2013