22 de junio Termodinamica II Fisica

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Termodinámica (ii)
Ing. Javier Coronado Fernández 
Junio 2021
Adaptado por Abel
BIBLIOGRAFIA DE REFERENCIA: 
Física. 
WILSON, JERRY; ANTHONY J. BUFA; BO LOU 
Sexta edición
PEARSON EDUCACIÓN, México, 2007
Procesos Termodinámicos (Gases ideales) i
La primera ley de la termodinámica puede aplicarse a varios procesos de un sistema formado
por un gas ideal. Observe que en tres de los procesos, se mantiene constante una variable
termodinámica. El nombre de esos procesos tiene el prefijo iso- (del vocablo griego isos que
significa “igual”).
 Para observar los procesos de los gases ideales se utilizan los diagramas P-V (Presion –
Volumen)
 ¿Qué son los diagramas PV?
 Considera un gas sellado en un contenedor con un pistón móvil que está bien ajustado,
como se muestra en la figura de abajo. Podemos hacer trabajo sobre el gas si presionamos
el pistón hacia abajo, y podemos calentar el gas si lo colocamos sobre una flama o lo
sumergimos en un baño de agua hirviendo. Cuando sometemos al gas a estos procesos
termodinámicos, su presión y volumen pueden cambiar.
Procesos Termodinámicos (Gases ideales) ii
 Los diagramas de Presión-Volumen, o diagramas PV, son una manera conveniente de
visualizar los cambios en la presión y el volumen. A los diferentes estados del gas les
corresponde un punto en el diagrama PV. En el eje vertical se da la presión y en el eje
horizontal el volumen, como observamos abajo.
 Cada punto en el diagrama PV representa un estado diferente del gas (uno para cada
temperatura y volumen posibles). Conforme el gas sigue un proceso termodinámico, el
estado del gas cambia, y por lo tanto el punto que lo representa en el diagrama PV. Al
moverse, va dibujando una trayectoria (como se muestra en el diagrama de abajo).
Procesos isotérmico
 Es un proceso a temperatura constante (iso = igual, térmico = de temperatura). En este caso,
el camino del proceso se denomina isoterma, o curva de temperatura constante.
 La magnitud del trabajo efectuado sobre el gas es igual al area bajo la curva (cuya
determinacion requiere de calculo integral). La expresaremos simplemente asi:
Procesos Isobárico
 Es un proceso a presión constante (iso = igual, bar= presión). A continuación se ilustra un 
proceso isobárico para un gas ideal. En un diagrama p-V, un proceso isobárico se representa 
con una línea horizontal llamada isobara.
Procesos Isométrico
 (De isovolumétrico), también llamado proceso isocórico, es un proceso a volumen constante.
Como se muestra en la figura el camino del proceso en un diagrama p-V es una línea
vertical, llamada isometa. No se efectúa trabajo, porque el área bajo una curva asi es cero.
(No hay desplazamiento, así que no hay cambio de volumen.) Puesto que el gas no puede
efectuar trabajo, si se añade calor, este debe invertirse completamente en aumentar la
energía interna del gas y, por ende, su temperatura.
Proceso Adiabático
 Aqui no se transfiere calor hacia el interior ni hacia el exterior del sistema. Es decir, Q=0 (El
vocablo griego adiabatos significa “impasable”.) Esta condicion se satisface en un sistema
termicamente aislado, rodeado por completo de un aislante “perfecto”. Se trata de una
situacion ideal, ya que hay algo de transferencia de calor incluso con los mejores materiales,
si esperamos el tiempo suficiente. Por lo tanto, en la vida real, solo podemos aproximar los
procesos adiabaticos.
 La curva para este proceso se llama adiabata.
Durante un proceso adiabatico, cambian las
tres coordenadas termodinamicas (p, V, T).
Maquinas de Calor
 Una máquina de calor es cualquier dispositivo que convierte energía calorífica en trabajo.
Puesto que la segunda ley de la termodinámica prohíbe las maquinas de movimiento
perpetuo, necesariamente una parte del calor suministrado a una maquina de calor se
perderá y no se convertirá en trabajo.
 Para nuestros propósitos, una maquina de calor es un dispositivo que toma calor de una
fuente de alta temperatura (un deposito caliente), convierte una parte de el en trabajo util y
transfiere el resto a su entorno (un deposito frio o de baja temperatura). Por ejemplo, casi
todas las turbinas que generan electricidad
Bombas Térmicas
La función que desempeña una bomba térmica es básicamente opuesta a la de una maquina 
de calor.
El termino bomba térmica es genérico y se aplica a cualquier dispositivo, incluidos
refrigeradores, acondicionadores de aire y bombas de calor, que transfiere energía calorífica
de un deposito de baja temperatura a uno de alta temperatura. Para que se efectué una
transferencia así, es preciso aportar trabajo. Puesto que la segunda ley de la termodinámica
indica que el calor no fluye espontáneamente de un cuerpo frio a uno caliente, es necesario
aportar los medios para que se efectué ese proceso, es decir, obtener trabajo del entorno.
En resumen
 https://www.youtube.com/watch?v=46jT61KJ_70
 https://www.youtube.com/watch?v=x9EsII55XRE&t
https://www.youtube.com/watch?v=46jT61KJ_70
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Hoja de trabajo
1. Plantee un hipotético sistema termodinámico (diferente a los ejemplos dados en clase) en el 
cual explique:
 Defina claramente las fronteras del sistema
 Indique las variables de estado y su relación entre ellas.
 Explique como se podrían dar dentro de dicho sistema un proceso termodinámico y como se 
relacionarían las variables. De un ejemplo de un proceso.
 Dibuje y diagrame el sistema termodinámico planteado
2. Explique con sus propias palabras cada una de las leyes de la termodinámica.
3. Explique como se utiliza un diagrama P-V, de un ejemplo de su uso.
4. De un ejemplo (diferente al dado en la clase) de proceso reversible y uno irreversible. Explique 
por que es reversible y por que es irreversible.
5. Dibuje y explique con sus palabras los procesos termodinámicos vistos en clase.
6. Haga un cuadro comparativo en donde liste las similitudes y diferencias entre una maquina de 
calor y una bomba térmica.
7. Explique y de un ejemplo de que es la eficiencia térmica.
8. Investigue: que es el ciclo de Carnot, la eficiencia de Carnot, y como se aplica estos términos a 
las maquinas de calor.
Muchas Gracias