fisicoquimica cap 2
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8/17/2019 Fisicoquimica Cap 2
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FISICO QUIMICA Y
OPERACIONESUNITARIAS
Bilma Osorio Marujo
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Termodinámica. Sistemasreales de composición
constante.Propiedades de un sistema.Son aquellos atributos que se perciben
por los sentidos o pueden hacerseperceptibles mediante métodosexperimentales de investigación. Sedivide en dos clases:
No medibles como la clase de sustancia.
Medibles como presión volumen.
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!stado de un sistema
• "n sistema se encuentra en un estadode#nido cuando cada una de suspropiedades tiene un valor determinado.
• !l cambio de estado estacompletamente de#nido cuando seespeci#can los estados inicial $ #nal.
• %a tra$ectoria del cambio de estado se
de#ne especi#cando los estados inicialla secuencia de estados intermedios queva tomando el sistema $ el estado #nal.
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TRABAJO.- Se define como cualquier cantidad que fluye a
través de la frontera de un sistema durante un cambio de
estado y que se puede usar por completo para elevar uncuerpo.
W es !" si #a fluido #acia el $.%.
W es -" si #a fluido desde el $.%.&A'OR.- Se define como una cantidad que fluye a través e
la frontera de un sistema durante un cambio de estado en
virtud de una diferencia de temperatura entre el sistema y
su medio e(terior) y que fluye de un punto de mayor a unpunto de menor temperatura.
* es !" si #a fluido desde el $.%.
* es -" si #a fluido #acia el $.%.
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10 g H2 O
100 g H2 O
Sistema !stado inicial estado #nal
del sistema del sistema
P&' & atm P(' & atmt&' ()*+ t(' ,)*+
!stado inicial estado #nal
-el medio exterior
t &' /0*+ t(' 1/*+
Ha fluido calor desde el medio exterior
Si se produce o no flu+o de calor o de traba+o en la
transformaci,n est basado en los efectos producidos en el
medio e(terior y no sobre lo que acontece en el interior delsistema. emos en el e+emplo.
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M
h
Experimento de joule
10 g H2O
sistema
!stado #nal delsistema
P2= 1 atm
t 2=35°C
"na masa ha
descendido en elmedio exterior.
!l cambio de
estado delsistema es elmismo.
Estado inicial del sistema
P1= 1 atm, t 1=25°C
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Traba2o de expansión
Estado iniial
Estado !inal
M
" ,P2 ,#2
M
E$auado
Paire = 0
" ,P1 ,#1
%
"ermostato
%& pist'n de peso despreia(le ) se mue$e sin
!rii'n*
h
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Pop = +uera-.
.& /rea del pist'n
0= Pop = P2
Se ha producido trabajo:
W= Mgh !"
Pop = g-. 23
#e $" % !"
4= .hPop
3
h& = '$ ( '! = ∆'
4 = #2 6 #13 PopEn )"
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Expansión n !"s tapas
Supongamos que se coloca una masagrande sobre el pistón durante laprimera parte de la expansión desde#1 hasta un volumen intermedio #$3luego una masa peque4a reempla5aa la grande en la expansión de #$ a#1 .
!l traba2o total producido seráentonces la suma de las cantidadesproducidas en cada etapa.W= W*etapa + W **etapa
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P2
,ara el mismo
cambio la
expansi-n endos etapas
produce mas
trabajo .ue la
expansi-n enuna etapa/
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!l traba2o producido en la expansión
en varias etapas es la suma de laspeque4as cantidades de traba2oproducidas en cada etapa.
Si P"p permanece constante cuandoel volumen aumenta en d6δW = d' ,op
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El trabajo total producido de '! a '$
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T%a&a'" ! ("mp%sión
M
" ,P2 ,#2
M
E$auado
Paire = 0
" ,P1 ,#1
%
"ermostato
Estado iniial Estado !inal
h
,ara comprimir el gas 0 necesitamos0 sobre
el pist-n pesos ma%ores en la expansi-n/
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El trabajo destruido es: 4 = #1 6 #23 Pop
P1 PopEl trabajo
destruido en la
compresi-nen una etapa
es mucho
ma%or .ue el
producido en
la expansi-n
en una etapa/
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•Si la ompresi'n se e!et8a en dos
etapas0 comprimiendo primero con unamasa m1s ligera hasta un 2olumen
intermedio % luego la masa ma%or hasta
el 2olumen final0 se destru%e una
cantidad menor de trabajo .ue eldestruido en la compresi-n en una
etapa/
3rabajo destruido en una compresi-n endos etapas/
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!l traba2o total destruido es:
7eali5ando la compresión en un 8 deetapas progresivamente ma$or elvalor del traba2o puede disminuir
hasta un valor m9nimo de#nido.
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Propiedades de estado como 30 ,0 '0 4
tienen diferenciales exactas/Propiedades de tra)etoria como 5 %
W tienen diferenciales inexactas/
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+ambios de energ9a en relacióncon los cambios en las
propiedades del sistema.+on la primera le$ : U = Q ) *
Podemos calcular ∆" para el cambio de estado
a partir las mediciones de Q $ * en elentorno.Sin embargo un cambio de estado de un
sistema implica cambios en las propiedades
del sistema como T $ 6.!scogiendo un sistema de masa #2a podemos
describir el estado mediante T $ 6.
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!ntonces " ' "T6; $ d" está relacionada con dT $d6 mediante :
6omo: d4 = δ5 7 δW 0 donde δW = ,opd'
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7elación entre +p $ +v
• Para un determinado cambio de estadoen un Sistema que su
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El calor transferido a presi-n constante:
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Ap+i(a(ión !+ ,(t" ! -".+/T0"ms"n
• =emos visto que cuando un gas su
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• !ste comportamiento se aplica en la
industria para licuar un gas pore2emplo el aire. Para ello primero seen
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%@S A"N+BCN!S -! DBEES F -!
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%@S A"N+BCN!S -! DBEES F -!=!%M=C%TG
• Para un material en un sistemacerrado en equilibrio térmico $dinámico.
7!%@+BCN!S
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7!%@+BCN!S T!7MC-BN@MB+@S P@7@ "N
SBST!M@ !N !H"B%BE7BC
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