facultad de ingenierfacultad de ingenierÍÍaa...
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FACULTAD DE INGENIERFACULTAD DE INGENIERÍÍAADEPARTAMENTO DE FDEPARTAMENTO DE FÍÍSICA Y QUSICA Y QUÍÍMICAMICACURSO FCURSO FÍÍSICA II 2013SICA II 2013CLASECLASE II 11/MARZO11/MARZOPROFPROF. JUAN JOS. JUAN JOSÉÉ CORACECORACE
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDESTEUNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDESTE
FISICA IIFISICA II
SISTEMAS MATERIALES Y SISTEMASSISTEMAS MATERIALES Y SISTEMASTERMODINTERMODINÁÁMICOS. PROPIEDADES.MICOS. PROPIEDADES.ESTADO DE UN SISTEMA. PROCESOS.ESTADO DE UN SISTEMA. PROCESOS.
FISICA IIFISICA II
TERMODINTERMODINÁÁMICAMICA
La palabraLa palabra ENERGENERGÍÍAA, proviene, proviene
deldel vocablovocablo ((éérgonrgon)) queque
significasignifica fuerza en accifuerza en accióónn, o, ocapacidad para producircapacidad para producirtrabajo, es el protagonistatrabajo, es el protagonistaprincipal de nuestra materia:principal de nuestra materia:
LA TERMODINLA TERMODINÁÁMICAMICA
LA TERMODINLA TERMODINÁÁMICA ES LAMICA ES LACIENCIA QUE ESTUDIA LACIENCIA QUE ESTUDIA LACONVERSICONVERSIÓÓN DE LAS DISTINTASN DE LAS DISTINTASFORMAS DE ENERGFORMAS DE ENERGÍÍASAS……
ETIMOLETIMOLÓÓGICAMENTE, ES ELGICAMENTE, ES ELESTUDIO DE LA RELACIESTUDIO DE LA RELACIÓÓNNENTRE CALOR Y DEL TRABAJOENTRE CALOR Y DEL TRABAJO……
CONDICICONDICIÓÓNN TIPOTIPO CONDICICONDICIÓÓNN
ENERGENERGÍÍAASINSIN
TRANSICITRANSICIÓÓNN
POTENCIALPOTENCIALCINCINÉÉTICATICA
INTERNA (TINTERNA (TÉÉRMICA)RMICA)ELECTROMAGNELECTROMAGNÉÉTICATICA
QUQUÍÍMICAMICA
PROPIEDADESPROPIEDADESDEL SISTEMADEL SISTEMA
ENERGENERGÍÍAAENEN
TRANSICITRANSICIÓÓNN
TRABAJOTRABAJO
CALORCALOR
NO ES UNANO ES UNAPROPIEDADPROPIEDAD
DEL SISTEMADEL SISTEMA
ES FUNCIES FUNCIÓÓN DEN DEUN PROCESOUN PROCESO
SE PRESENTASE PRESENTADURANTE UNDURANTE UN
PROCESOPROCESO
FORMASFORMAS DE ENERGDE ENERGÍÍAA
SISTEMASSISTEMASMATERIALESMATERIALES
ENERGENERGÍÍAA
CAMBIOSCAMBIOSACCIONESACCIONES
POSEENPOSEEN
HACEHACEPOSIBLEPOSIBLE
PRODUCENPRODUCEN
ENTREENTRE
SE EJERCEN MUTUAMENTESE EJERCEN MUTUAMENTE
A TRAVA TRAVÉÉS DES DE
MODIFICAN LAMODIFICAN LA
DE LOSDE LOS
LA TERMODINLA TERMODINÁÁMICA SE EXPLICA A PARTIR DEMICA SE EXPLICA A PARTIR DEPRINCIPIOS O LEYESPRINCIPIOS O LEYES
•• Principio CeroPrincipio Cero: permite definir la: permite definir laTEMPERATURA como una propiedad.TEMPERATURA como una propiedad.
•• Principio UnoPrincipio Uno: define el concepto de: define el concepto deENERGENERGÍÍA como magnitud conservativa.A como magnitud conservativa.
•• Principio DosPrincipio Dos: define la ENTROP: define la ENTROPÍÍA comoA comomagnitud no conservativa, una medida demagnitud no conservativa, una medida de
calificar los procesos.calificar los procesos.
•• Principio TresPrincipio Tres: postula algunas propiedades: postula algunas propiedadesen el CERO ABSOLUTO de temperatura.en el CERO ABSOLUTO de temperatura.
EN TÉRMINOS SIMPLES:
•• Primer Principio:Primer Principio:especifica la CANTIDAD de ENERGespecifica la CANTIDAD de ENERGÍÍA.A.
•• Segundo Principio:Segundo Principio:define la CALIDAD de esa ENERGdefine la CALIDAD de esa ENERGÍÍA.A.
•• Tercer Principio:Tercer Principio:puntualiza la muerte tpuntualiza la muerte téérmica delrmica del
Universo o el Final de la ENERGUniverso o el Final de la ENERGÍÍA.A.
TERMODINÁMICA la parte de lafísica que estudia procesos enlos cuales los sistemasintercambian energía o materiacuando están en “EQUILIBRIO”.
APLICACIONES DE ESTA MATERIAAPLICACIONES DE ESTA MATERIA……
PRODUCCIPRODUCCIÓÓN DE VAPOR Y ENERGN DE VAPOR Y ENERGÍÍAA
GENERACIGENERACIÓÓN DE ENERGIA FOTOVOLTAICAN DE ENERGIA FOTOVOLTAICA
SISTEMAS DE REFRIGERACISISTEMAS DE REFRIGERACIÓÓN y CALEFACCIN y CALEFACCIÓÓNN
CELDAS DE COMBUSTIBLESCELDAS DE COMBUSTIBLES
CALENTAMIENTO SOLARCALENTAMIENTO SOLAR
DESALILIZACIDESALILIZACIÓÓN DE AGUAN DE AGUA
LICUEFACCILICUEFACCIÓÓN DE GASESN DE GASES
CONCEPTOS BCONCEPTOS BÁÁSICOSSICOS
•• SISTEMASISTEMA
•• ENTORNO O MEDIO AMBIENTEENTORNO O MEDIO AMBIENTE
•• SISTEMA ABIERTOSISTEMA ABIERTO
•• SISTEMA CERRADOSISTEMA CERRADO
•• SISTEMA AISLADOSISTEMA AISLADO
•• PROCESOS , CICLOS Y EL EQUILIBRIOPROCESOS , CICLOS Y EL EQUILIBRIO
•• LA ENERGLA ENERGÍÍA Y LOS CAMBIOSA Y LOS CAMBIOS
SISTEMASSISTEMAS
SISTEMASSISTEMAS
SISTEMA
LIMITE OFRONTERA
SISTEMASISTEMA -- MEDIO AMBIENTEMEDIO AMBIENTE
WW
mm
ENTORNO O MEDIO AMBIENTEENTORNO O MEDIO AMBIENTEes lo que rodea al sistemaes lo que rodea al sistema
SISTEMA ABIERTOSISTEMA ABIERTO
SISTEMA CERRADOSISTEMA CERRADO
SISTEMA AISLADOSISTEMA AISLADO
VASO DE DEWAR
CARACTERISTICAS DEL SISTEMACARACTERISTICAS DEL SISTEMAAISLADOAISLADO
TIENEN ENERGÍA Y MASA CONSTANTE
FRONTERA RÍGIDA, no permiten elintercambio de energía mecánica;
FRONTERA PERFECTAMENTE AISLADA,no permiten el flujo de calor;
FRONTERA IMPERMEABLE; no permiten elintercambio de materia.
Estos sistemas no ocurren en lanaturaleza, sin embargo son importantesporque facilitan el estudio de casosgenerales
SISTEMASISTEMA CLASIFICACICLASIFICACIÓÓNN COMENTARIOSCOMENTARIOS
UNA BACTERIAUNA BACTERIA ABIERTOABIERTO
HAY INTERCAMBIO DEHAY INTERCAMBIO DEMATERIA CON LOSMATERIA CON LOSALREDEDORESALREDEDORES……..
…….COMO CALOR Y.COMO CALOR YTRABAJOTRABAJO
UN HUEVO DE GALLINAUN HUEVO DE GALLINA ABIERTOABIERTO
LA CLA CÁÁSCARA DELSCARA DELHUEVO PERMITE ELHUEVO PERMITE ELPASAJE DE GASES.PASAJE DE GASES.
ESTE SISTEMAESTE SISTEMATAMPOCO ESTAMPOCO ES
ADIABADIABÁÁTICO, PUESTICO, PUESPERMITE EL PASAJEPERMITE EL PASAJE
DE CALOR DE LADE CALOR DE LAMADREMADRE……
UNA CUNA CÁÁPSULA ESPACIALPSULA ESPACIAL CERRADOCERRADO
NO SE PERMITE ELNO SE PERMITE ELINTERCAMBIO DEINTERCAMBIO DEMATERIA CON ELMATERIA CON EL
EXTERIOR, PERO SEXTERIOR, PERO SÍÍRECIBE ENERGRECIBE ENERGÍÍAA
DESDE FUERA (COMODESDE FUERA (COMORADIACIRADIACIÓÓN)N)
EL UNIVERSOEL UNIVERSO AISLADOAISLADO POR DEFINICIPOR DEFINICIÓÓNN……
LA TERMODINLA TERMODINÁÁMICA DEFINE LOS SISTEMASMICA DEFINE LOS SISTEMASMEDIANTE SUS PROPIEDADESMEDIANTE SUS PROPIEDADES
OBSERVABLESOBSERVABLES
PROPIEDADES, PARPROPIEDADES, PARÁÁMETROS, VARIABLES,METROS, VARIABLES,MEDIBLES TRAS UN PROCESO OMEDIBLES TRAS UN PROCESO O
EVENTOEVENTO……ESES DECIR UN CAMBIODECIR UN CAMBIO……
SON PROPIEDADES : PRESISON PROPIEDADES : PRESIÓÓN, LAN, LATEMPERATURA, ELTEMPERATURA, EL ÍÍNDICE DE REFRACCINDICE DE REFRACCIÓÓN,N,VISCOSIDAD, DENSIDAD, MASA, VOLUMEN,VISCOSIDAD, DENSIDAD, MASA, VOLUMEN,
COLOR, SABOR,COLOR, SABOR, OLOR,RUGOSIDADOLOR,RUGOSIDAD……
PROCESOSPROCESOS
PROCESOSPROCESOS
PROCESOSPROCESOS
PROCESOPROCESO
ES LA ACCIES LA ACCIÓÓN QUE MODIFICA A UN SISTEMAN QUE MODIFICA A UN SISTEMACAMBIANDO DE UN ESTADO A OTROCAMBIANDO DE UN ESTADO A OTRO……..
EXISTEN DIFERENTES PROCESOS Y ESTOS VAN AEXISTEN DIFERENTES PROCESOS Y ESTOS VAN ADEPENDER DE LA TRAYECTORIA O CAMINO SEGUIDODEPENDER DE LA TRAYECTORIA O CAMINO SEGUIDOPARA LLEGAR AL CAMBIO:PARA LLEGAR AL CAMBIO:
••PROCESO QUPROCESO QUÍÍMICOMICO••PROCESO FPROCESO FÍÍSICOSICO••PROCESO TPROCESO TÉÉRMICORMICO
••PROCESO TERMODINPROCESO TERMODINÁÁMICO IRREVERSIBLEMICO IRREVERSIBLE••PROCESO TERMODINPROCESO TERMODINÁÁMICO REVERSIBLEMICO REVERSIBLE
EQUILIBRIOEQUILIBRIO -- TRAYECTOTRAYECTO
ESTABLEESTABLE -- METAESTABLEMETAESTABLE
PROCESOPROCESO
EQUILIBRIO ESTABLEEQUILIBRIO ESTABLE:: NIVEL DE ENERGÍA MÁS BAJO. EQUILIBRIO
EQUILIBRIO METAESTABLEEQUILIBRIO METAESTABLE:: REÚNE LOS ATRIBUTOS DEEQUILIBRIO, PERO NO TIENE EL NIVEL ENERGÉTICO MÁS BAJO.SÓLO SI SE SUPERA LA BARRERA DE ENERGÍA (ENERGÍA DEACTIVACIÓN) SE ACCEDERÁ AL ESTADO ESTABLE.
SISTEMA INESTABLESISTEMA INESTABLE:: EXISTEN DOS CASOS
TIPO 1TIPO 1 REÚNE PRIMER ATRIBUTO DE EQUILIBRIO, PERO NO ELSEGUNDO.
TIPO 2TIPO 2 NO REÚNE NINGUNO DE LOS ATRIBUTOS.
PROCESO TERMODINPROCESO TERMODINÁÁMICO IRREVERSIBLEMICO IRREVERSIBLE
CAMBIO DE UN ESTADOCAMBIO DE UN ESTADO METAESTABLEMETAESTABLE A UNA UNESTADO MESTADO MÁÁSS ESTABLEESTABLE DE MENOR ENERGDE MENOR ENERGÍÍA.A.
PROCESO TERMODINPROCESO TERMODINÁÁMICO REVERSIBLEMICO REVERSIBLE
CAMBIO DE UN ESTADO INICIALCAMBIO DE UN ESTADO INICIAL ESTABLEESTABLE A UNA UNESTADO FINAL TAMBIESTADO FINAL TAMBIÉÉNN ESTABLEESTABLE, PASANDO, PASANDOPOR UNA SECUENCIA CONTINUA DE ESTADOSPOR UNA SECUENCIA CONTINUA DE ESTADOSDE EQUILIBRIO.DE EQUILIBRIO.
EN LA NATURALEZA NO EXISTEN PROCESOSEN LA NATURALEZA NO EXISTEN PROCESOSPERFECTAMENTE REVERSIBLES, SE EMPLEANPERFECTAMENTE REVERSIBLES, SE EMPLEANSSÓÓLO COMO MODELOS TERMODINLO COMO MODELOS TERMODINÁÁMICOS.MICOS.
CICLOSCICLOS
FIN CLASE IFIN CLASE I
PROXIMA CLASE 15 MARZO2012PROXIMA CLASE 15 MARZO2012