Primer principio de la termodinámica

• Definición

  Cuando un sistema experimenta una serie de transformaciones que le conducen a un estado final idéntico al inicial, el calor intercambiado en el proceso es igual, en valor absoluto, al trabajo intercambiado.

• Energía interna

  Es la energía que almacena un cuerpo en una transformación y es la diferencia (o suma en valores con su signo) entre el trabajo y el calor intercambiados: $dU=Q+W$. En un gas ideal la energía interna es función exclusiva de la temperatura, lo que implica que:

  En transformaciones isotermas $dU=0$ siempre.

  Si dos puntos tienen la misma temperatura, tienen la misma energía interna.

  U es una función de estado por lo que $dU=0$ en todo proceso cíclico.

  En un proceso a volumen constante todo el calor suministrado se convierte íntegramente en energía interna $Q_v=dU$.

• Calor intercambiado en un cambio de estado

  Siendo $l_v$ o $l_f$ los calores latentes de vaporización y fusión respectivamente, será: $Q=m{l}_{v,f}$ siendo m la masa.

• Entalpía

  Se define como $H=U+pV$. Es una forma de energía y es función de estado. La entalpía también se puede expresar en forma diferencial como: $dH=dQ+Vdp$. Igual que U, en un gas ideal tampoco varía en isotermas

  En transformaciones isotermas $dH=0$ siempre.

  Si dos puntos tienen la misma temperatura, tienen la misma energía interna.

  $U$ es una función de estado por lo que $dH=0$ en todo proceso cíclico.

  En un proceso a volumen constante todo el calor suministrado se convierte íntegramente en energía interna $Q_v=dH$.

  En un proceso a presión constante todo el calor suministrado se convierte íntegramente en entalpía $Q_p=dH$.

• Entalpía y energía interna entre dos puntos CUALESQUIERA

  En un gas ideal las variaciones de energía interna y de entalpía siempre cumplen, INDEPENDIENTEMENTE DEL PROCESO:

  

  

• Ley de Mayer

  

  Implica que $c_p>c_v$ y la consecuencia es que entre dos mismos puntos A y B, se verifique: $d{H}_{AB}<d{U}_{AB}$.

• Transformaciones

  • isocora

    • Definición

      Volumen constante

    • Propiedades

      $dV=0$, que implica que $W=0$ (no hay trabajo). Y por tanto: $dU=Q$.

    • Curva

      recta vertical

  • isoterma

    • Definición

      Temperatura constante

    • Propiedades

      $dT=0$, $dH=0$, $dU=0$ y por tanto $Q=-W$

    • Curva

      hipérbola equilátera: pV =Cte

  • isobara

    • Definición

      Presión constante

    • Propiedades

      $dp=0$, y por tanto: $dH=Q$

    • Curva

      recta horizontal

  • adiabática

    • Definición

      Sin intercambio de calor

    • Propiedades

      $Q=0$, y por tanto: $dU=W$.

    • Curva

      hipérbola de grado superior

• Trabajo en una isoterma

  $W_{AB}=nRT\ln \frac{V_B}{V_A}$