Practica No.3 quimica aplicada

8/15/2019 Practica No.3 quimica aplicada

http://slidepdf.com/reader/full/practica-no3-quimica-aplicada 1/22

ContenidoOBJETIVO:.........................................................................................................2

MARCO TEORICO.............................................................................................. 2

TERMODINAMICA (Erik Rodriguez Reyes.........................................................2

!I!TEMA........................................................................................................"

TERMODINAMICA (Edu#rdo Neri C#$i%to..........................................................&

'ey ero........................................................................................................ &

Energ)#* #$or y tr#+#,o.................................................................................-

TERMODINAMICA (A#rn Medin# /#r)#.........................................................0

MATERIA' 1 REACTIVO!.................................................................................

TERMODINAMICA(Du#rte A$e34n Ro+erto55555555555555555555555555555..

'E1CERO555555555555555555555555555555555555555555555555552

6RIMERA 'E15555555555555555555555555555555555555555555555...2

!E/7NDA'E155555555555555555555555555555555555555555555555"

TERCERA 'E1.55555555555555555555555555555555555555555555555.8

6ROCEDIMIENTO............................................................................................&

6RIMERA 6ARTE........................................................................................... &

!E/7NDA 6ARTE.........................................................................................&

C7E!TIONARIO...............................................................................................9

OB!ERVACIONE!............................................................................................-CONC'7!IONE!..............................................................................................

BIB'IO/RA;IA.................................................................................................2<

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OBJETIVO:El alumno determinara con los datos obtenidos en el laboratorio el trabajodesarrollado en un proceso termodinámico.

MARCO TEORICO

TERMODINAMICA (Erik Rodriguez ReyesUna de las manifestaciones más fundamentales de la naturaleza es la energía queacompaña a todos los cambios y transformaciones. Así, fenómenos tan diersoscomo la caída de una piedra, el moimiento de una bola de billar, la combustión delcarbón, o el crecimiento y reacciones de los mecanismos complejos de los seresiientes, todos comprenden alguna absorción, emisión y redistribución de laenergía. !a forma más com"n en que esta aparece y #acia la cual tienden lasdemás, es el calor. $unto a %l se produce energía mecánica en el moimiento decualquier mecanismo& energía el%ctrica cuando una corriente calienta un conductor o es capaz de realizar un trabajo mecánico o químico& energía radiante in#erente ala luz isible y a la radiación en general& y finalmente la energía químicaalmacenada en todas las sustancias, que se pone en manifiesto cuando aquellasrealizan una transformación. 'an diferentes y diersas como a primera ista cabesuponerlas, sin embargo, están ligadas íntimamente entre sí, y bajo ciertascondiciones se efect"a una conersión de una a otra. Es materia de latermodinámica estudiar tales interrelaciones que tienen lugar en los sistemas, y susleyes, que son aplicables a todos los fenómenos naturales, se cumplenrigurosamente ya que están basadas en la conducta del sistema macroscópico, es

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decir con gran n"mero demol%culas de ez de losmicroscópicos quecomprenden un n"meroreducido de ellas. A"n más, la

termodinámica no considera eltiempo de transformación. (uinter%s se centra en losestados inicial y final de unsistema sin mostrar ningunacuriosidad por la elocidadcon que tal cambio se produce.

!a energía de un sistema dado es cin%tica, potencial o ambas a la ez. !a primeraes debida a su moimiento, bien sea molecular o del cuerpo como un todo. )or otraparte, la potencial es aquellas clase de energía que un sistema posee en irtud de

su posición, es decir, por su estructura o configuración respecto a otros cuerpos. Elcontenido de energía total decualquier sistema es la suma de lasanteriores, y aunque su alor absoluto puede calcularse teniendoen cuanta la famosa relación deEinstein E* mc+, donde E es laenergía, m la masa, y c la elocidadde la luz, este #ec#o nos sire depoco en las consideraciones de la

termodinámica.!a termodinámica prefiere tratar contales diferencias de energía que son medibles y se epresan en diersos sistemasde unidades. )or ejemplo las unidades cgs de energía mecánica, el%ctrica ot%rmica son el ergio, el julio y la caloría. !a relación entre la unidad mecánica detrabajo y la t%rmica se conoce se conoce como equialente mecánico del calor.

!I!TEMAEste t%rmino muy usual, se define como cualquier porción del unierso aislado enun recipiente inerte, que puede ser real o imaginario, con el fin de estudiar el efecto

de las diersas ariables sobre %l. A su ez la porción de unierso ecluido delsistema se denomina -contorno. El contenido de un sistema puede ariar ampliamente desde una cantidad pequeña de agua, por ejemplo, #asta el uniersototal.

!as interacciones entre un sistema y su contorno, son muy importantes entermodinámica y cuando entre ambos eiste intercambio de materia y energía

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Ejemplo de la Ley cero de la termodinámica



tenemos un sistema abierto, y aislado en caso en caso contrario. (e llama sistemacerrado aquel que no intercambia materia con sus alrededores pero si energía.

Un sistema #omog%neo contiene "nicamente una fase, mientras que un#eterog%neo contiene más de una. (e define por fase la porción #omog%nea de unsistema, físicamente diferenciable y separable mecánicamente.

!as fases presentes en un sistema son sustancias puras como el / +, 0+1, /a2l, o2+03 o soluciones de estas. Una solución erdadera, está definida como unamezcla físicamente #omog%nea de dos o más sustancias. Esta definición no señalarestricción sobre el estado de agregación o la cantidad relatia de constituyentes.

!A )456E4A !E7 8E !A 'E46185/A652A

8espu%s de estos preliminares estamos en condiciones de estudiar la primera leytermodinámica que establece la conseración de la energía, es decir, esta ni secrea, ni se destruye. En otras palabras, esta ley se formula diciendo que para una

cantidad dada de una forma de energía que desaparece otra forma de la mismaaparecerá en una cantidad igual a la cantidad desaparecida. )ara ser másespecíficos consideremos el destino de cierta cantidad de calor q agregada alsistema. Esta cantidad dará origen a un incremento de la energía interna delsistema y tambi%n efectuara cierto trabajo eterno como consecuencia de dic#aabsorción calorífica. (i designamos por E al incremento de energía interna delsistema y 9 al trabajo #ec#o por el sistema sobre el contorno, entonces por laprimera ley tendremos:

E ; 9 * q 8espejando un incremento en la temperatura

E * q < 92omo la energía interna depende "nicamente del estado de un sistema, entoncesel cambio de la misma, inolucrando en el paso de un estado donde la energía esE= a otro donde es E+ debe estar dada por

E * E+ < E=

AE depende asi "nicamente de los estados inicialy final del sistema y de ningunamanera de la forma en que se #a realizado el cambio.

Estas condiciones no se aplican a 9 y q, porque la magnitud de estas, depende de

la manera en que se efectua el trabajo en el paso del estado inicial al final.89 * fdt * )Adl

)ero Adl es un elemento de olumen, 8, barrido por el embolo en su moimiento

89 * pd>

7, por integración entre los limites >= y >+

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? * ∫v 1

v 2

pdV

(i el "nico trabajo #ec#o por el sistema es de esta naturaleza, entonces lasustitución de la ecuación = en esta "ltima nos da

E * q @ ∫v 1

v 2

pdV

!as "ltimas dos ecuaciones sonperfectamente generales yaplicables al cálculo de 9, q, y Een cualquier epansión ocontracción de un sistema. (inembargo, bajo condiciones

especiales estas ecuacionespueden tomar formasparticulares:

El olumen es constante. 2uando este no aría& d> *, d9 * y la ecuación seconierte en

E * q

!a presión de oposición es cero. Un proceso de este típo se denomina epansiónlibre. Aquí p*, d9 * , y de nueo AE * q.

!a presión de oposición constante. (i p * constante, entonces la ecuación por integración nos da

? * pB>+ < >=C

7 la ecuación se conierte en

E *q < pB>+ < >=C

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TERMODINAMICA (Edu#rdo Neri C#$i%to

!a termodinámica es fundamentalmente una ciencia fenomenológica, es decir, unaciencia macroscópica basada en leyes generales inferidas del eperimento,independientemente de cualquier -modelo microscópico de la materia. (u objetioes, a partir de unos cuantos postulados Bleyes de la termodinámicaC, obtener relaciones entre propiedades macroscópicas de la materia, cuando %sta se sometea toda una ariedad de procesos.

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'ey ero!a ley cero, conocida con el nombre de la ley del equilibrio t%rmico fue enunciadaen un principio por 6a9el y lleada a ley por Do9ler y dice:

-8os sistemas en equilibrio t%rmico con un tercero, están en equilibrio t%rmicoentre sí.

El equilibrio t%rmico debe entenderse como el estado en el cual los sistemasequilibrados tienen la misma temperatura. Esta ley es de gran importancia porquepermitió definir a la temperatura como una propiedad termodinámica y no enfunción de las propiedades de una sustancia. !a aplicación de la ley cero constituyeun m%todo para medir la temperatura de cualquier sistema escogiendo unapropiedad del mismo que aríe con la temperatura con suficiente rapidez y que seade fácil medición, llamada propiedad termom%trica. En el termómetro de idrio estapropiedad es la altura alcanzada por el mercurio en el capilar de idrio debido a laepansión t%rmica que sufre el mercurio por efecto de la temperatura. 2uando se

alcanza el equilibrio t%rmico, ambos sistemas tienen la misma temperatura.

Primera Ley

(eg"n la primera ley de la termodinámica, la energía no se crea ni se destruye sinosólo se transforma. El calor y el trabajo son formas de energía, y la ley puede

epresarse diciendo que el cambio de energía interna de un sistema ∆ U es la

suma del calor que se aporta al sistema y el trabajo 9 que se realiza sobre %l:

∆U =q+w

En este capítulo se considera la naturaleza del trabajo y se presenta y eplica elconcepto de trabajo reersible, tan importante en termodinámica. (e demostraráque la energía interna U es una propiedad importante para procesos que seefect"an a olumen constante. 2uando los procesos se erifican a presiónconstante, la propiedad fundamental es la entalpía 0, que es la energía interna másel producto de la presión por el olumen:

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H =U + PV

!a termodinámica pura comienza con un pequeño n"mero de suposiciones que sebasan en resultados eperimentales muy bien comprobados, y efect"adeducciones lógicas a partir de ellos, dando lugar finalmente a un conjunto de

relaciones que son ciertas siempre y cuando se cumplan las premisas originales.1rigen de la primera ley

0ay tres leyes de la termodinámica Bademás de la ley ceroC. !a primera ley esesencialmente el principio de conseración de la energía.

En la actualidad se sabe que el calor es una forma de energía, pero se requiriómuc#o tiempo para comprender esto y aceptarlo de manera general.

A finales del siglo >555 se obtuo eidencia sólida de que el calor se relaciona conel moimiento, y es por lo tanto, una forma de energía.

!os primeros eperimentos cuantitatios al respecto fueron efectuados por Fenjamin '#ompson B=GHI@=J=KC, nacido en 6assac#usetts. )ara =GLJ sugirió queel calor se producía por el c trabajo que se efectuaba, obtuo un alor num%ricopara la cantidad de calor generada por cada unidad de trabajo dada.

$ames )rescott $oule B=J=J@=JJGC lleó a cabo eperimentos precisos sobre lainterconersión de trabajo y calor en diersas condiciones y se dio su nombre a launidad moderna de energía, trabajo y calor. )or lo tanto el trabajo como el calor son cantidades que describen la transferencia de energía de un sistema a otro.

Estados y funciones de estado

!a diferencia entre un sistema y sus alrededores es muy importante entermodinámica, ya que a menudo se estudia la transferencia de calor entre elsistema y sus alrededores. Asimismo, se estudia el trabajo efectuado por el sistemasobre sus alrededores o por dic#os alrededores sobre el sistema.

!as propiedades macroscópicas principales serían la masa, la temperatura, lapresión y el olumen que se conocen como funciones de estado o ariables deestado.

Una característica muy importante de las funciones de estado es que una ez que

se especifica el estado de un sistema asignado los alores de algunas funciones deestado, los alores de las demás funciones de estado quedan fijos. 8e estamanera, cuando se especifican la masa, la temperatura y la presión del agua, elolumen queda fijo. Así tambi%n se determina la energía total de las mol%culas queconstituyen el sistema y, por lo tanto, la energía es otra función de estado. 8e#ec#o, la presión y la temperatura d penden del moimiento molecular del sistema.

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1tra característica importante de la función de estado es que cuando aría elestado de sistema, el cambio de cualquier función de estado depende solamentede los estados inicial y final del sistema, y no de la trayectoria que siga paraefectuar el cambio.

∆ T =T FINAL

−T INICIAL

Energ)#* #$or y tr#+#,o(upóngase que se agrega calor q a un sistema, por ejemplo un gas dentro de uncilindro. (u no se #ace nada más al sistema, la energía interna U aumentará unacantidad eactamente igual al calor aportado:

∆U =q

Este aumento de energía interna es el incremento de energía de las mol%culas quecomponen el sistema. A#ora supóngase que no se transfiere calor al sistema, sino

que al agregar masa al pistón se efect"a una cantidad de trabajo 9 sobre %l.Entonces la energía interna del sistema aumenta una cantidad igual al trabajorealizado:

∆U =w

En general, cuando se aporta calor que al sistema y se realiza sobre %l unacantidad de trabajo 9, el aumento de energía interna está dado por:

∆U =q+w

Estados de equilibrio y reversibilidad

!a termodinámica estudia directamente los estados de equilibrio en los cuales lasfunciones de estado tienen alores constantes en todo el sistema. )roporcionandoinformación acerca de las circunstancias en las cuales los estados de no equilibriose desplazarán #acia el equilibrio, pero en sí no indica nada acerca de los estadosen que no #ay equilibrio. (upóngase que se tiene un gas en un cilindro que cuentacon un pistón moible sin fricción. (i el pistón es inmóil, el estado del gas puedeespecificarse indicando los alores de presión, olumen y temperatura. (inembargo, cuando el gas se comprime con rapidez, pasa por estados a tra%s de loscuales es imposible especificar la presión y la temperatura, ya que #ay una

ariación de estas propiedades en todo el gas& el gas que está cerca del pistóneperimenta primero más compresión y se calienta más que el gas que seencuentra en el etremo lejano del cilindro. Entonces podría decirse que el gas seencuentra en un estado de -no equilibrio. (i se aumenta la fuerza agregando por ejemplo masa al pistón, el gas eperimentará compresión& si se reduce retirandomasa, el gas se epandirá.

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PA= F

Este tipo de proceso se denomina proceso reersible. (i la presión se reduce )@d), el gas se epandirá con lentitud infinita, es decir de manera reersible.

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TERMODINAMICA (A#rn Medin# /#r)#

!a termodinámica puede definirse como el tema de la Dísica que estudia losprocesos en los que se transfiere energía como calor y como trabajo.

(abemos que se efect"a trabajo cuando la energía se transfiere de un cuerpo aotro por medios mecánicos. El calor es una transferencia de energía de un cuerpoa un segundo cuerpo que está a menor temperatura. 1 sea, el calor es muy

semejante al trabajo.

El calor se define como una transferencia de energía debida a una diferencia detemperatura, mientras que el trabajo es una transferencia de energía que no sedebe a una diferencia de temperatura.

Al #ablar de termodinámica, con frecuencia se usa el t%rmino MsistemaM. )or sistema se entiende un objeto o conjunto de objetos que deseamos considerar. Elresto, lo demás en el Unierso, que no pertenece al sistema, se conoce como suMambienteM. (e consideran arios tipos de sistemas. En un sistema cerrado noentra ni sale masa, contrariamente a los sistemas abiertos donde sí puede entrar o

salir masa. Un sistema cerrado es aislado si no pasa energía en cualquiera de susformas por sus fronteras.

)reio a profundizar en este tema de la termodinámica, es imprescindibleestablecer una clara distinción entre tres conceptos básicos: temperatura, calor yenergía interna. 2omo ejemplo ilustratio, es coneniente recurrir a la teoríacin%tica de los gases, en que %stos sabemos están constituidos por numerosísimasmol%culas en permanente c#oque entre sí.

!a temperatura es una medida de la energía cin%tica media de las mol%culasindiiduales. El calor es una transferencia de energía, como energía t%rmica, de un

objeto a otro debida a una diferencia de temperatura.

!a energía interna Bo t%rmicaC es la energía total de todas las mol%culas del objeto,o sea incluye energía cin%tica de traslación, rotación y ibración de las mol%culas,energía potencial en mol%culas y energía potencial entre mol%culas. )ara mayor claridad, imaginemos dos barras calientes de un mismo material de igual masa ytemperatura. Entre las dos tienen el doble de la energía interna respecto de unasola barra. /otemos que el flujo de calor entre dos objetos depende de sus

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temperaturas y no de cuánta energía t%rmica o interna tiene cada uno. El flujo decalor es siempre desde el objeto a mayor temperatura #acia el objeto a menor temperatura.

)rimera !ey de la 'ermodinámica

!a primera ley de la termodinámica, que se conoce como el principio deconseración de la energía, señala que, si un sistema #ace un intercambio de calor con otro, su propia energía interna se transformará. El calor, en este sentido,constituye la energía que un sistema tiene que permutar si necesita compensar loscontrastes surgidos al comparar el esfuerzo y la energía interior.

Esta ley se epresa como:

Eint = Q - W

2ambio en la energía interna en el sistema * 2alor agregado BNC @ 'rabajoefectuado por el sistema B?C

/otar que el signo menos en el lado derec#o de la ecuación se debe justamente aque ? se define como el trabajo efectuado por el sistema.

)ara entender esta ley, es "til imaginar un gas encerrado en un cilindro, una decuyas tapas es un %mbolo móil y que mediante un mec#ero podemos agregarlecalor. El cambio en la energía interna del gas estará dado por la diferencia entre elcalor agregado y el trabajo que el gas #ace al leantar el %mbolo contra la presiónatmosf%rica.

(egunda !ey de la 'ermodinámica

!a segunda ley de la termodinámica supone distintas restricciones para lastransferencias de energía que, en #ipótesis, podrían llearse a cabo si se tiene encuenta la primera ley. El segundo principio sire como regulador de la dirección enla que se llean a cabo los procesos termodinámicos e impone la imposibilidad deque se desarrollen en sentido opuesto. 2abe destacar que esta segunda ley serespalda en la entropía, una magnitud física encargada de medir la cantidadenergía inserible para generar trabajo.

!a primera ley nos dice que la energía se consera. (in embargo, podemosimaginar muc#os procesos en que se consere la energía, pero que realmente noocurren en la naturaleza. (i se acerca un objeto caliente a uno frío, el calor pasadel caliente al frío y nunca al re%s. (i pensamos que puede ser al re%s, seseguiría conserando la energía y se cumpliría la primera ley.

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En la naturaleza #ay procesos que suceden, pero cuyos procesos inersos no.)ara eplicar esta falta de reersibilidad se formuló la segunda ley de latermodinamica, que tiene dos enunciados equialentes:

Enunciado de Oelin @ )lancP: Es imposible construir una máquina t%rmica que,

operando en un ciclo, no produzca otro efecto que la absorción de energía desdeun depósito y la realización de una cantidad igual de trabajo.

Enunciado de 2lausius: Es imposible construir una máquina cíclica cuyo "nicoefecto sea la transferencia continua de energía de un objeto a otro de mayor temperatura sin la entrada de energía por trabajo.

Ley Cero de la Termodinámica (de Equilibrio!

M(i dos objetos A y F están por separado en equilibrio t%rmico con un tercer objeto2, entonces los objetos A y F están en equilibrio t%rmico entre síM.

2omo consecuencia de esta ley se puede afirmar que dos objetos en equilibriot%rmico entre sí están a la misma temperatura y que si tienen temperaturasdiferentes, no se encuentran en equilibrio t%rmico entre sí.

Tercera Ley de la Termodinámica"

!a tercera ley contem#lada #or la termodinámica , por "ltimo, destaca que no esposible lograr una marca t%rmica que llegue al cero absoluto a tra%s de unacantidad finita de procedimientos físicos.

Entre los procesos termodinámicos, se destacan los isot%rmicos Bno cambia latemperaturaC, los isócoros Bno cambia el olumenC, los isobáricos Bno cambia lapresiónC y los adiabáticos Bno #ay transferencia de calorC.

!a tercera ley tiene arios enunciados equialentes:

M/o se puede llegar al cero absoluto mediante una serie finita de procesosM

Es el calor que entra desde el Mmundo eteriorM lo que impide que en loseperimentos se alcancen temperaturas más bajas. El cero absoluto es latemperatura teórica más baja posible y se caracteriza por la total ausencia de calor.Es la temperatura a la cual cesa el moimiento de las partículas. El cero absoluto BOC corresponde aproimadamente a la temperatura de @ +GI,=3Q2. /unca se #aalcanzado tal temperatura y la termodinámica asegura que es inalcanzable.

M!a entropía de cualquier sustancia pura en equilibrio termodinámico tiende a ceroa medida que la temperatura tiende a ceroM.

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http://definicion.de/temperatura/

http://definicion.de/temperatura/



M!a primera y la segunda ley de la termodinámica se pueden aplicar #asta el límitedel cero absoluto, siempre y cuando en este límite las ariaciones de entropía seannulas para todo proceso reersibleM.

'ermodinámica B8uarte Alemán 4obertoC

!a termodinámica es fundamentalmente una ciencia fenomenológica, es decir, unaciencia macroscópica basada en leyes generales inferidas del eperimento,independientemente de cualquier -modelo microscópico de la materia. (u objetioes, a partir de unos cuantos postulados Bleyes de la termodinámicaC, obtener relaciones entre propiedades macroscópicas de la materia, cuando %sta se sometea toda una ariedad de procesos.

8ebe tenerse presente que las predicciones teóricas de las magnitudes de estaspropiedades están fuera del campo de la termodinámica, su obtención proiene deleperimento y de disciplinas como la teoría cin%tica y la mecánica estadística quetratan directamente con las estructuras atómica y molecular de la materia.

)or otra parte, es importante señalar que la termodinámica se desarrolló como unatecnología muc#o antes de conertirse en ciencia. 8e #ec#o una de las preguntasmás motiadoras de este desarrollo surgió de cuestiones prácticas, como poder calcular la cantidad de trabajo que se puede obtener al quemar una cantidadconocida de carbón u otro combustible. Es por ello que, prácticamente, no #ayrama de la ingeniería y de la físico química en sus aspectos más aplicatios quepuedan prescindir del conocimiento deesta rama tan importante de la física. El lector irá apreciando la importancia de estaafirmación a medida que progrese en la lectura de estas notas

!ey cero de la termodinámica

!ey cero, calor y temperatura

!a importancia práctica de la 'ermodinámica radica fundamentalmente en ladiersidad de fenómenos físicos que describe, y por tanto, la enorme productiidadtecnológica que #a deriado de su conocimiento. Aunque en un principio losdesarrollos tecnológicos, como las llamadas máquinas de apor o los termómetros,se llearon a cabo de manera empírica, fue #asta el siglo 5 cuando científicoscomo 2arnot y $oule formalizaron sus resultados y determinaron las causasteóricas de su funcionamiento.

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!as ideas de -caliente y -frío #an formado parte de las eperiencias sensorialesdel #ombre desde tiempos inmemoriales. 8e #ec#o, dos de los primeros científicosque epresaron estas ideas fueron !eonardo 8a >inci y Ralileo, quienes sabíanque al contacto con un tercer cuerpo, usualmente el aire, dos o más cuerpos encontacto con %l -se mezclaban de una manera apropiada #asta

Alcanzar una misma condición. Esta condición era alcanzada debido a latendencia de los cuerpos calientes de difundir su energía a los cuerpos más fríos.Este flujo de energía es denominado calor.

Así, podemos percibir la tendencia del calor a difundirse de cualquier cuerpocaliente #acia otros más fríos en sus alrededores, #asta que el calor se distribuyeentre ellos de una manera tal que ninguno es capaz de tomar más que losrestantes.

)456E4A !E7 8E !A 'E46185/A652A

!a primera ley de la termodinámica establece que la energía no se crea, ni sedestruye, sino que se consera. Entonces esta ley epresa que, cuando un sistemaes sometido a un ciclo termodinámico, el calor cedido por el sistema será igual altrabajo recibido por el mismo, y iceersa.

Es decir N * ?, en que N es el calor suministrado por el sistema al medio ambientey ? el trabajo realizado por el medio ambiente al sistema durante el ciclo.

Un ejemplo sencillo seria: Al remoer con un taladro el agua contenida en un

recipiente, le estamos aplicando trabajo, que es igual al calor que este emite almedio ambiente al calentarse. En este caso, el sistema puede ser el agua, el mediosería el taladro, el aire circundante y todo lo que está fuera del sistema que no seaagua Bpues lo que está afuera recibirá calor del sistemaC.

!a primera ley para un sistema

En este caso, el sistema podría ser el agua contenida en un recipiente, y el medioambiente todo lo que rodea el recipiente, que serían desde la cocina en dondedescansa el recipiente con agua #asta el quemador que le suministra calor, en fin,la atmósfera y todo lo que est% fuera del recipiente.

(upongamos que encima de este recipiente colocamos una tapa, "nicamenteusando su peso. (upongamos además que al recipiente se le suministra calor delquemador de la cocina que lo contiene. A medida que el agua empieza a #erir, latapa empieza a moerse cada ez más rápidamente. El moimiento de la tapa esentonces el desplazamiento que representa el trabajo realizado por el sistema sobre el medio ambiente.

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(egunda !ey de la 'ermodinámica

'anto la ley cero de la termodinámica como la primera ley de la termodinámica sonmuy generales y, aunque absolutamente ciertas y eactas, no eplican muc#asrealidades que se obseran siempre. 'ales realidades, están contenidas en lasegunda ley de la termodinámica, una ley #ec#a sin iolar las dos anteriores.

8e la segunda ley se deria que, en un proceso natural, el calor se transfiere

siempre de un cuerpo con mayor temperatura a uno con menor temperatura ynunca al contrario. (i quisi%ramos realizar lo contrario sería mediante un procesoartificial, con la interención de un trabajo.

)erdidas de energía

En la primera ley, no eran tomadas en cuenta las p%rdidas de energía que tienenlugar en los procesos termodinámicos. 'al p%rdida es el resultado de la ley cero dela termodinámica y de los tres tipos de transferencia de calor que eistenBconducción, conección o radiaciónC. )rimeramente, sean dos o más cuerpos adiferentes temperatura, puestos en contacto o a cierta distancia, pasado cierto

tiempo, alcanzan el equilibrio t%rmico, ya sea por conducción, conección oradiación.

'ercera !ey de la 'ermodinámica

-A la temperatura del cero absoluto la entropía de cualquier sustancia cristalinaperfecta es cero. Esta !ey permite calcular la entropía absoluta de cualquier sustancia a una temperatura y presión de referencia.

Así, la entropía absoluta estándar: (Q' será la entropía de un sistema a = atm depresión y a la temperatura ', calculada a partir de la tercera !ey de latermodinámica.

)ara el agua a +HQ2 y = atm de presión: (Q +LJ

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http://curiosidades.batanga.com/4382/la-ley-cero-de-la-termodinamica

http://curiosidades.batanga.com/4383/la-primera-ley-de-la-termodinamica

http://curiosidades.batanga.com/4382/la-ley-cero-de-la-termodinamica

http://curiosidades.batanga.com/4383/la-primera-ley-de-la-termodinamica



!os t%rminos que se consideran en el cálculo de la entropía absoluta para el agua a+HQ2 y = atm son: El primer t%rmino considera la capacidad calórica a presión

constante del agua sólida, el segundo t%rmino corresponde al cambio de estadodonde 80f es el calor de fusión y ' f la temperatura de fusión del agua a = atm depresión. El tercer t%rmino corresponde a la capacidad calórica del agua líquida apresión constante. En esta ecuación se está despreciando el efecto de la presiónsobre la entropía para el sistema sólido y líquido.

!as leyes de la termodinámica permiten modelar los intercambios de energía entrelos sistemas y los alrededores y alorar la p%rdida de calidad energ%tica en ellospara permitir al ingeniero #acer propuestas de los mejores caminos por los que sepuede dar un proceso disminuyendo el deterioro acelerado del medio ambiente.

MATERIA' 1 REACTIVO!MATERIAL REACTIVOI Vaso de precipitados de 250cm3

Aire (N2* O2* Ar* CO2* Ne* >r* ?2* @e*

Rn* ?2O* N2O* C?8* et.1 Termómetro

1 Pinzas para aso1 Mec!ero" Ani##o $ te#a c%as&esto1 'erin(a de p#)stico (rad*ada de20 cm3

1 Pesa de p#omo (rande

6 4 g i n # & = 22



+ATO,P+- . 5/5 mm(

Mem&o#o . / (

+int . 1/2 cm

0 mm( . 1013 4 10

dinas% cm2

1 ca# . 13 atm 6 cm3

6ROCEDIMIENTO

6RIMERA 6ARTE=. 6onte la jeringa como se indica en la figura = Bsin la pesa del plomoC, anote

el olumen inicial.+. A continuación ponga encima del %mbolo la pesa de plomo, presione

ligeramente y anote el olumen B>+C.I. Dinalmente quite la pesa de plomo y anote el nuee olumen.

!E/7NDA 6ARTE=. 6onte la jeringa como se indica en la figura I.+. )resione ligeramente el %mbolo y tome el olumen correspondiente a la

temperatura ambiente del agua.I. 2alentar #asta 3S2, presionar ligeramente el %mbolo y anotar el olumen.K. 2ontin"e calentando y anotado los ol"menes a JS2, LS2 y temperatura

de ebullición del agua.

/1'A: E! T6F1!1 8E !A $E45/RA 8EFE E('A4 !UF452A81

C7E!TIONARIO=. 4egistre los datos obtenidos en el laboratorio.

!E2'U4A $%L&'E ml

$) H ml$* K ml$+ H ml

+. (i consideramos laprimera parte de la

6 4 g i n # 9 = 22

TE'PET& $%L&'E

T)=+)". /C=+01"./2 H mlT*=3)/C=111/2 3 mlT+=4)/C=1.1/2 G mlT1=0)/C=131/2 G.H mlT5=05/C=136/2 J ml



temperatura permanece constante calcular el trabajo realizado en unproceso isot%rmico.

W 1=nRTLn(

V 2

V 1)

W 2=nRTLn(V

1

V 2)

Cálculos

P0

V =nRT

5 x10−3<¿¿

0.772atm¿

n= P

0V

RT =¿

5 x10−3<¿

4 x 10−3< ¿

¿¿=−6.438 cal

W 1=1.603 x10

−4mol(1.8 cal

mol° )(293.5 ° ) ln ¿

4 x 10−3<¿5 x 10

−3< ¿¿

¿=6.438cal

W 2=1.603 x10

−4mol(1.8 cal

mol° ) (293.5 ° ) ln ¿

I. 2on los datos obtenidos en la segunda parte, calcular el trabajo realizadopor el gas en cada una de las etapas. 2omo la presión permaneció

constante: W n= P0(V n+1−V n)

W T =∑W W 1=(0.722atm)(6cm3−5cm

3) *.GG+ atm

cmI

W 2=(0.722atm)(7cm3−6cm

3) *.GG+atm cmI

W 3=(0.722atm)(7.5cm3−7cm

3) *.IJ3atm cmI

6 4 g i n # - = 22



W 4=(0.722atm)(8cm3−7 cm

3) *.IJ3 atmcmI

W T =0.772atmcm3+0.772atmcm

3+0.386atmcm3+0.386atmcm

3=2.316atm cmI

1cal=

41.3atm!cm

3

W T =2.316atmcm

3

41.3atmcm3 =0.056 cal

K. 8eterminar el trabajo total realizado por el gas.W T = P0(V 5−V 1) * B.GG+atmCBJ cm

3

@H cm3

C*+.I=3atm cmI

W T =2.316atmcm

3

41.3atmcm3 =0.056 cal

H. 2ompare el punto K con el obtenido en el punto I Bsumando los trabajos decada una de las etapasC. (i #ay alguna diferencia indique porque.

(e trata de dos trabajos iguales.

OB!ERVACIONE!(Edu#rdo Neri C#$i%to

8urante la realización del eperimento se puso en práctica o a prueba las leyesrespectias al trabajo de un sistema. )or lo que se obseró la compresión y ladilatación del gas que se contenía en la jeringa a condiciones estables oambientales y ya que estas mediciones eran algo simples, otorgaron los resultadosesperados. )ues en ausencia de un aumento de temperatura el olumen

6 4 g i n # 0 = 22



permanecía constante, por otro lado solamente lo modificaba la presión. En lasegunda parte de la práctica la temperatura prooco el aumento del olumen delgas y a pesar de ello el trabajo siempre se mantuo igual, pues el aumento detemperatura fue constante.

(Erik Rodriguez Reyes

A lo largo de la práctica #icimos pruebas para er cómo se modificaba el olumendentro de la jeringa Bsistema que estamos estudiandoC, colocando una pesa ypresionando la jeringa se obseró que a mayor presión menor olumen,posteriormente al calentar el agua y llegar a distintos grados de temperatura en elagua el olumen cambio, conforme la temperatura iba aumentando el olumentambi%n lo #acía y al llegar al punto de ebullición el olumen dentro de la jeringa fuede Jml.

(Du#rte A$e34n Ro+ertoEn esta práctica se logró obserar las leyes respectias al trabajo de un sistema.(e pudo obserar la ariación en el gas que tenia la jeringa a condicionesambientales posteriormente jugamos un poco con la temperatura para er loscambios respectios.

(A#rn Medin# /#r)#

Esta práctica es de suma importancia ya que un ingeniero debe saber cómo

transformar, todo tipo de materia que est% a su alcance, para el beneficio de la#umanidad, en este caso la energía que se refiere al calor y a la temperatura, yaque básicamente en eso se basa la termodinámica y los termofluidos, esimportante conocer cómo act"a la materia en sus diferentes estados.

6 4 g i n # = 22



CONC'7!IONE!

(Edu#rdo Neri C#$i%to(e pudo comprobar cómo es que la termodinámica atendiendo a sistemas o datosalgo grandes como la temperatura y la presión arrojan datos certeros para lamedición del trabajo. 2on ello las mediciones en un sistema simple como este en elque una jeringa se somete a presión y luego a temperatura, se comprobó larelación de las fórmulas termodinámicas respectias al trabajo. A tra%s de esteproceso entonces es posible obserar la relación directa entre trabajo, presión yolumen y de a#í una nuea fórmula relacionada a los gases y estos a su ez enrelación con procesos industriales.

(Erik Rodriguez Reyes

Al desarrollar esta práctica y estudiar nuestro sistema aislado modificando latemperatura del medio en el que se encuentra resulta interesante er cómo secomporta y como el trabajo que realiza un gas a a cambiar si nosotrosmodificamos la temperatura y su presión se mantiene constante o modificando supresión y manteniendo su temperatura constante como fue el caso del procesoisobárico y proceso isot%rmico. Duera de la práctica la termodinámica es muyimportante y en unos de los ejemplos más comunes es la aplicación en el uso delos termos.

(Du#rte A$e34n Ro+erto

Al termino de er los cambios efectuados en nuestro gas ariando lastemperaturas llegamos a la conclusión que la termodinámica como obseramos esun factor muy importante para la ingeniería ya que en ella se basan arios procesosmuy importantes para la obtención de algo.

(A#rn Medin# /#r)#

El inter%s de la termodinámica se centra especialmente en considerar la manera enque se transforman las distintas formas de energía y la relación eistente entreestos procesos y la temperatura. El conocimiento de la termodinámica puede ser ital para un ingeniero o un arquitecto. Efectiamente el correcto manejo de los

6 4 g i n # 2< = 22



conceptos de conección de los gases y del aislamiento t%rmico en el diseño de laeacuación de gases en los edificios eitaría la acumulación de gases tóicos,producto de la combustión de los calefón, con la consiguiente preención deaccidentes fatales. El empleo del concepto de conductiidad t%rmica le permite alingeniero elegir los materiales adecuados para la construcción de iiendas. El

tener en cuenta las propiedades de dilatación de los cuerpos, permite asegurar queno ocurran deformaciones de las estructuras que dañen irremediablemente obrastales como puentes, carreteras, rieles de trenes, etc.

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6 4 g i n # 2 = 22



6 4 g i n # 22 = 22

Practica No.3 quimica aplicada

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