Andrs Felipe Andrade Moreno 411011021. QUE ES ENERGA INTERNA Se denomina energa interna (U) de un sistema a la suma de las energas cintica y potencial de todas las partculas que lo componen. Debido a la gran cantidad de partculas involucradas, es imposible medir la energa interna de un sistema, por lo que nicamente pueden medirse las variaciones de la misma La variacin de la energa interna (U) de un sistema es igual a la suma de la energa suministrada en forma de trabajo (W) ms la aportada en forma de calor (Q). Matemticamente:

Resulta necesario establecer un convenio de signos para la energa intercambiada, en el que se considerar positivo todo intercambio de energa, ya sea en forma de trabajo o de calor, que aumente la energa interna del sistema, y negativo si la disminuye. As:

2. QUE ES ENTALPIA Es el nombre dado a una funcin de estado de la termodinmica donde la variacin permite expresar la cantidad de calor puesto en juego durante una transformacin isobrica (es decir, a presin constante) en un sistema termodinmico (teniendo en cuenta que todo objeto conocido puede ser entendido como un sistema termodinmico), transformacin en el curso de la cual se puede recibir o aportar energa (por ejemplo la utilizada para un trabajo mecnico). Es en tal sentido que la entalpa es numricamente igual al calor intercambiado con el ambiente exterior al sistema en cuestin.

La entalpia es una funcin matemtica que describe la energa interna de un sistema cuando la presin es constante,

Cuando un sistema pasa desde unas condiciones iniciales hasta otras finales, se mide el cambio de entalpa.

3. CUL ES LA DIFERENCIA ENTRE EL CALOR ESPECFICO A PRESIN CONSTANTE (CP) Y EL CALOR ESPECIFICO A VOLUMEN CONTANTE (CV)?

Para un gas ideal se definen dos capacidades calorficas molares: avolumen constante(cv), ya presin constante(cp). cv: es la cantidad de calor que es necesario suministrar a un mol de gas ideal para elevar su temperatura un grado mediante unatransformacin iscora. cp: es la cantidad de calor que es necesario suministrar a un mol de gas ideal para elevar su temperatura un grado mediante unatransformacin isbara.el valor de ambas capacidades calorficas puede determinarse con ayuda de la teora cintica de los gases ideales. los valores respectivos para gases monoatmicos y diatmicos se encuentran en la siguiente tabla:

Donde R es la constante universal de los gases R: 8.31 J/mol KLas capacidades calorficas de lquidos, a presin constante y a volumen constante, son esencialmente iguales y dependen fundamentalmente de la temperatura.En general,cpde un lquido es ms alto elcpdel slido correspondiente.Solo unos cuantos lquidos, como el amoniaco, tienen una capacidad calorfica mayor que el agua.La capacidad calorfica de lquidos se presenta, en la mayora de los casos, en base masa y la forma de presentar la informacin se efecta mediante tablas , nomogramas y ecuaciones.La magnitud de cp es ms fcil de medir y siempre es mayor que cv. sin embargo, esta diferencia es muy pequea para la mayora de los materiales slidos a temperatura ambiente e inferiores.

= Coeficiente de dilatacin trmica linealK = Mdulo de elasticidad volumtrica = -P/(V/V), es decir el cociente entre el cambio de presin y la disminucin relativa de volumenV = VolumenT = Temperatura absolutaPara los gases ideales se tiene:

Para los slidos la diferencia entre cp y cv es muy pequea, ya que el valor de es muy pequeo y el de k grande. a temperatura ambiente la diferencia para los a temperatura ambiente la diferencia para los slidos es del 5 %.A veces se utiliza el calor especfico (a menudo representado por ce). Este representa la capacidad calorfica por unidad de masa (j/kg.k) y se define como la cantidad de calor que hay que comunicar a la unidad de masa con el fin de elevar un grado su temperatura, es decir:

4. QUE ES UN GAS IDEAL Se define como gas ideal, aquel donde todas las colisiones entre tomos o molculas son perfectamente elsticas, y en el que no hay fuerzas atractivas intermoleculares. Se puede visualizar como una coleccin de esferas perfectamente rgidas que chocan unas con otras pero sin interaccin entre ellas. En tales gases toda laenerga internaest en forma de energa cintica y cualquier cambio en la energa interna va acompaada de un cambio en latemperatura.Un gas ideal se caracteriza por tresvariables de estado: la presin absoluta (P), el volumen (V), y la temperatura absoluta (T). La relacin entre ellas se puede deducir de lateora cinticay constituye laPV:nRt

n = nmero demoles R = constante universal de gas = 8.3145 J/mol K N = nmero de molculas k = constante de Boltzmann = 1.38066 x 10-23J/K = 8.617385 x 10-5eV/K k = R/NA NA= nmero de Avogadro = 6.0221 x 1023/molLa ley del gas ideal puede ser vista como el resultado de lapresin cinticade las molculas del gas colisionando con las paredes del contenedor de acuerdo con las leyes de Newton. Pero tambin hay un elemento estadstico en la determinacin de la energa cintica media de esas molculas. La temperatura se considera proporcional a la energa cintica media; lo cual invoca la idea detemperatura cintica

Caractersticas de Gas Ideal

Se considera que un gasideal presenta las siguientes caractersticas:

El nmero de molculas es despreciable comparado conel volumen total de un gas.

No hayfuerzade atraccin entre las molculas.

Las colisiones sonperfectamente elsticas.

Evitando las temperaturas extremadamente bajas y las presiones muy elevadas, podemos considerar que los gases reales se comportan como gases ideales.

5. QUE SON LAS ECUACIONES DE ESTADO Ecuacin de un estado ideal Ley de boyle:La ley de Boyle (1662) da una relacin entre la presin de un gas y el volumen que ocupaa temperatura constante. Dicha ley establece que el producto de la presin por el volumen de un gas a temperatura constante es constante. Matemticamente:

Ley de CharlesLa ley de Charles (1787) establece que, a presin constante, el cociente entre el volumen que ocupa un gas y su temperatura, expresada enkelvin (K), es una constante.En la siguiente figura se ha representado el volumen que ocupa un gas para distintas temperaturasa presin constante:

La recta representada en la figura es independiente del gas encerrado en el recipiente, y corta con el eje horizontal a una temperatura (enoC) aproximadamente igual a - 273oC. Como se observa en la grfica, un gas a una temperatura inferior ocupara un volumen negativo, por lo que no pueden existir temperaturas inferiores.Este valor de la temperatura se emplea para definir el cero en laescala absoluta (o Kelvin)de temperaturas (pinchar el enlace anterior para ms informacin).Matemticamente la ley de charles se representa as

Combinando en una sola ecuacin la ley de Boyle y la ley de Charles se obtiene:

Para un mol de gas, la constante que aparece en el segundo miembro de la ecuacin anterior es laconstante universal de los gases idealesR, por lo quela ecuacin de estado de un gas ideales:

Dondenes el nmero de moles.El valor deRen el Sistema Internacional es:

Isotermas de un gas idealLa ecuacin de estado de un gas ideal depende de tres variables (p,V,T), pero es posible representarla en dos dimensiones con ayuda del diagrama de Clapeyron o diagramap - V. Si en la ecuacin de estado de un gas ideal se fija el valor de la temperatura (por ejemploT1), la ecuacin resultante es:

La ecuacin de una hiprbola. Grficamente

Cada valor de la temperatura sustituido en la ecuacin de estado da lugar a una hiprbola. Por construccin, todos los puntos de una misma hiprbola corresponden a estados en que el gas ideal se encuentra a la misma temperatura, por lo que se denominanisotermas. Cuanto mayor es la temperatura, ms arriba en el diagrama de Clapeyron se encontrar su isoterma correspondiente.

1) Se dispone de un cilindro que contiene un gas y est dotado de un pistn de 5kN de peso. Se calienta el gas y el pistn se desplaza 40 cm. Considerando que el calor absorbido por el gas es de 60 J, calcular la variacin de energa interna.El esquema para este cilindro ser:

F: 5000 N

W: 5000 * 0,4m - 2000 J

2) Se queman en una bomba calorimtrica (calormetro) 2,35 gramos de benceno, C6H6 (l)a 25C y se desprenden 98397 J. Calcular el calor de combustin del benceno a presin constante y a esta misma temperatura, e indicar la ecuacin termoqumica correspondiente.As, a partir del valor del calor a volumen constante, que es igual a la variacin de energa interna, debemos determinar el calor a presin constante, que es igual a la variacin de entalpa.

C: 12 * 6: 72 g/molH: 1 * 6:

: 3270KJ/mol3) Un mol de gas ideal se comprime a presin constante de 2 atm. La temperatura cambia de 100 C a 25 C.a)Cul es el valor del trabajo?b)Si Cv= 3 cal / Kmol, calcular Q,DE yDHSolucin:a)Se trata de una expansin contra una presin de oposicin constante. Necesitamos primero los valores de los volmenes inicial y final.De la frmula delGas Ideal: PV = nRT, V1= (1) (0.082) (373) / 2 = 15.3 lt/mol.V2= (1) (0.082) (298) / 2 = 12.2 lt.W= (2 atm) (12.2 - 15.3) lt = - 6.2 lt atmPara convertir los lt atm en caloras, multiplicamos por R en caloras (2) y dividimos por R en lt atm (0.082):(-6.2 lt atm) (2 cal /mol K) / (0.082 lt atm / mol K) = - 151.22 cal.b)Cp= Cv+ R= 3 + 2 = 5 cal / K molQp= H = n CpT= (1mol) (3 cal /mol K) (298 - 373) K = - 375 cal/molE = n CvT= (1mol) (3cal / molK) (298 - 373) = - 225 cal.4) En la figura 2 kg de argn y 2 kg de N2se encuentran ocupando igual volmenes de 0.5 m3cada uno y separados por un pistn sin friccin y no conductor del calor; la temperatura del argn es de 50 C. Se le suministra calor a ambos recipientes hasta conseguir un incremento de temperatura en el argn de 200 C. Determnese las temperaturas iniciales y finales del N2.

Como PA1= PB1tenemos:

Suponiendo que los volmenes son iguales:

Simplificando tenemos:

5) Un tanque de 1 m3que contiene aire a 25 C y 500 kPa se conecta por medio de una vlvula, a otro tanque que contiene 5 kg de aire a 35 C Y 200 kPa. Despus se abre la vlvula y se deja que todo el sistema alcance el equilibrio trmico con el medio ambiente que se encuentra a 20 C. Determine el volumen del segundo tanque y la presin final del aire

Tanque A Tanque B

Tanque B

Tanque A

Volumen final del sistema

Masa final del sistema

Presin final del sistema