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PROPIEDADES DE FLUIDOS, ENERGIA, TEMPERATURA, CALOR
ESPECIFICO, ENTALPIA.
Curso : Mecánica de FluidosProfesor : Ing. Elizabeth Alumna : Ruth Alicia Lube uis!ema"ta#emestre: $
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
Se denomina fuido a un tipo de medio continuo formado por alguna
sustancia entre cuyas moléculas hay una fuerza de atracción débil. Los
uidos se caracterizan por cambiar de forma sin que existan fuerzas
restitutivas tendentes a recuperar la forma "original" lo cual constituye la
principal diferencia con un sólido deformable!. n uido es un con#unto de
part$culas que se mantienen unidas entre si por fuerzas cohesivas débiles
y%o las paredes de un recipiente& el término engloba a los l$quidos y los
gases. 'n el cambio de forma de un uido la posición que toman sus
moléculas var$a( ante una fuerza aplicada sobre ellos( pues #ustamente
uyen. Los l$quidos toman la forma del recipiente que los alo#a(
manteniendo su propio volumen( mientras que los gases carecen tanto de
volumen como de forma propios. Las moléculas no cohesionadas se deslizan
en los l$quidos( y se mueven con libertad en los gases. Los uidos est)n
conformados por los l$quidos y los gases( siendo los segundos mucho menos
viscosos casi uidos ideales!.
Las propiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y característicasdel mismo tanto en reposo como en movimiento. Existen propiedades primarias y
propiedades secundarias del fluido.
Propiedades primarias
1. Propiedades primarias o termodinámicas:
2. Presión
3. ensidad
!. "emperatura
#. Ener$ía interna
%. Entalpía
&. Entropía
'. (alores específicos
http://es.wikipedia.org/wiki/Medio_continuohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos_deformableshttp://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Densidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_internahttp://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Entrop%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADficohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos_deformableshttp://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Densidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_internahttp://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Entrop%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADficohttp://es.wikipedia.org/wiki/Medio_continuo
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). *iscosidad
Propiedades secundarias
(aracteri+an el comportamiento específico de los fluidos.
1. *iscosidad
2. (onductividad t,rmica
3. "ensión superficial
!. (ompresión
#.
4 .TEMPERATURA:
-ntes de dar una definición formal de temperatura es necesario entender el concepto deequili/rio t,rmico. 0i dos partes de un sistema entran en contacto t,rmico es pro/a/leque ocurran cam/ios en las propiedades de am/as. Estos cam/ios se de/en a latransferencia de calor entre las partes. Para que un sistema est, en equili/rio t,rmicode/e lle$ar al punto en que ya no ay intercam/io neto de calor entre sus partes ademásnin$una de las propiedades que dependen de la temperatura de/e variar.
na definición de temperatura se puede o/tener de la Ley cero de la termodinámicaque esta/lece que si dos sistemas - y están en equili/rio t,rmico con un tercer sistema ( entonces los sistemas - y estarán en equili/rio t,rmico entre sí. 415 Este esun eco empírico más que un resultado teórico. 6a que tanto los sistemas - y (están todos en equili/rio t,rmico es ra+ona/le decir que comparten un valor com7n deal$una propiedad física. Llamamos a esta propiedad temperatura.
0in em/ar$o para que esta definición sea 7til es necesario desarrollar un instrumentocapa+ de dar un si$nificado cuantitativo a la noción cualitativa de ,sa propiedad que
presuponemos comparten los sistemas - y . - lo lar$o de la istoria se an econumerosos intentos sin em/ar$o en la actualidad predominan el sistema inventado por -nders (elsius en 1&!2 y el inventado por 8illiam "omson 9meor conocido comolord ;elvin< en 1'!'.
Segunda ley de la termodin)mica
"am/i,n es posi/le definir la temperatura en t,rminos de la se$unda ley de latermodinámica la cual dice que la entropía de todos los sistemas o /ien permanecei$ual o /ien aumenta con el tiempo esto se aplica al niverso entero como sistematermodinámico.425 La entropía es una medida del desorden que ay en un sistema. Este
http://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductividad_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_superficialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Esfuerzo_de_compresi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Equilibrio_t%C3%A9rmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_cero_de_la_termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura#cite_note-0http://es.wikipedia.org/wiki/Anders_Celsiushttp://es.wikipedia.org/wiki/1742http://es.wikipedia.org/wiki/William_Thomsonhttp://es.wikipedia.org/wiki/1848http://es.wikipedia.org/wiki/Segunda_ley_de_la_termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Segunda_ley_de_la_termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Entrop%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductividad_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_superficialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Esfuerzo_de_compresi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Equilibrio_t%C3%A9rmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_cero_de_la_termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura#cite_note-0http://es.wikipedia.org/wiki/Anders_Celsiushttp://es.wikipedia.org/wiki/1742http://es.wikipedia.org/wiki/William_Thomsonhttp://es.wikipedia.org/wiki/1848http://es.wikipedia.org/wiki/Segunda_ley_de_la_termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Segunda_ley_de_la_termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Entrop%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura#cite_note-1
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concepto puede ser entendido en t,rminos estadísticos considere una serie de tiros demonedas. n sistema perfectamente ordenado para la serie sería aquel en que solo caecara o solo cae cru+. 0in em/ar$o existen m7ltiples com/inaciones por las cuales el
resultado es un desorden en el sistema es decir que aya una fracción de caras y otra decruces. n sistema desordenado podría ser aquel en el que ay )=> de caras y 1=> decruces o %=> de caras y !=> de cruces. 0in em/ar$o es claro que a medida que seacen más tiros el n7mero de com/inaciones posi/les por las cuales el sistema sedesordena es mayor? en otras pala/ras el sistema evoluciona naturalmente acia unestado de desorden máximo es decir #=> caras #=> cruces de tal manera que cualquier variación fuera de ese estado es altamente impro/a/le.
Para dar la definición de temperatura con /ase en la se$unda ley a/rá que introducir elconcepto de máquina t,rmica la cual es cualquier dispositivo capa+ de transformar calor
en tra/ao mecánico. En particular interesa conocer el planteamiento teórico de lamáquina de (arnot que es una máquina t,rmica de construcción teórica que esta/lecelos límites teóricos para la eficiencia de cualquier máquina t,rmica real.
*qu$ se muestra el ciclo de la m)quina térmica descrita por +arnot( el calor
entra al sistema a través de una temperatura inicial aqu$ se muestra
comoT H! y uye a través del mismo obligando al sistema a e#ercer un
traba#o sobre sus alrededores( y luego pasa al medio fr$o( el cual tiene una
temperatura ,nal T C!.
En una máquina t,rmica cualquiera el tra/ao que esta reali+a corresponde a ladiferencia entre el calor que se le suministra y el calor que sale de ella. Por lo tanto laeficiencia es el tra/ao que reali+a la máquina dividido entre el calor que se lesuministra:
-!
http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_mec%C3%A1nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_de_Carnothttp://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_termodin%C3%A1micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_mec%C3%A1nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_de_Carnothttp://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_termodin%C3%A1micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor
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onde W ci es el tra/ao eco por la máquina en cada ciclo. 0e ve que la eficienciadepende sólo de Qi y de Q f . 6a que Qi y Q f corresponden al calor transferido a lastemperaturas T i y T f es ra+ona/le asumir que am/as son funciones de la temperatura:
!
0in em/ar$o es posi/le utili+ar a conveniencia una escala de temperatura tal que
/!
0ustituyendo la ecuación 93< en la 91< relaciona la eficiencia de la máquina con latemperatura:
0!
@ay que notar que para T f A = ; la eficiencia se ace del 1==> temperaturas inferiores producen una eficiencia a7n mayor que 1==>. 6a que la primera ley de latermodinámica proí/e que la eficiencia sea mayor que el 1==> esto implica que lamínima temperatura que se puede o/tener en un sistema microscópico es de = ;.
Beordenando la ecuación 9!< se o/tiene:
1!
-quí el si$no ne$ativo indica la salida de calor del sistema. Esta relación su$iere laexistencia de una función de estado S definida por:
2!
onde el su/índice indica un proceso reversi/le. El cam/io de esta función de estado encualquier ciclo es cero tal como es necesario para cualquier función de estado. Estafunción corresponde a la entropía del sistema que fue descrita anteriormente.Beordenando la ecuación si$uiente para o/tener una definición de temperatura ent,rminos de la entropía y el calor :
3!
http://es.wikipedia.org/wiki/Primera_ley_de_la_termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Primera_ley_de_la_termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_de_estadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Primera_ley_de_la_termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Primera_ley_de_la_termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_de_estadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor
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Para un sistema en que la entropía sea una función de su ener$ía interna E sutemperatura esta dada por:
4!
Esto es el recíproco de la temperatura del sistema es la ra+ón de cam/io de su entropíacon respecto a su ener$ía.
Unidades de tempeatuaLas escalas de medición de la temperatura se dividen fundamentalmente en dos tiposlas relativas y las a/solutas. Los valores que puede adoptar la temperatura en cualquier escala de medición no tienen un nivel máximo sino un nivel mínimo: el cero a/soluto.435 Cientras que las escalas a/solutas se /asan en el cero a/soluto las relativas tienenotras formas de definirse.
5elativas
Unidades derivadas del SI.
• 6rado +elsius 7+!. 8ara establecer una base de medida de latemperatura *nders +elsius utilizó en -30! los puntos de fusión yebullición del agua. Se considera que una mezcla de hielo y agua quese encuentra en equilibrio con aire saturado a - atm est) en el punto
de fusión. na mezcla de agua y vapor de agua sin aire! en equilibrioa - atm de presión se considera que est) en el punto de ebullición.+elsius dividió el intervalo de temperatura que existe entre éstos dospuntos en -99 partes iguales a las que llamó grados cent$grados 7+.Sin embargo( en -:04 fueron renombrados grados +elsius en suhonor& as$ mismo se comenzó a utilizar la letra may;scula paradenominarlos.
'n -:10 la escala +elsius fue rede,nida en la
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la temperatura normal corporal humana a la que le asigna valor-99!. 's una unidad t$picamente usada en los 'stados nidos&erróneamente( se asocia también a otros pa$ses anglosa#ones como el5eino nido o @rlanda( que usan la escala +elsius.
• 6rado 5éaumur 75é( 75e( 75!. sado para procesos industrialesespec$,cos( como el del alm$bar.
• 6rado 5Amer o 5oemer. 'n desuso.
• 6rado BeCton 7B!. 'n desuso.
• 6rado Leiden. sado para calibrar indirectamente ba#astemperaturas. 'n desuso.
• 6rado
Aclaración: No se le antepone la palabra $rado ni el símbolo º.
Sistema Anglosajón de Unidades
• 5anGine 5 o 5a!. 'scala con intervalos de grado equivalentes a laescala >ahrenheit( cuyo origen est) en H01:(23 7>. 'n desuso.
+onversión de temperaturas
Las si$uientes fórmulas asocian con precisión las diferentes escalas de temperatura:
!e"#in Gado Gado Ran$ine Gad Gad Ga Gad
http://es.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Reino_Unidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Irlandahttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_R%C3%A9aumurhttp://es.wikipedia.org/wiki/Alm%C3%ADbarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_R%C3%B8merhttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Newtonhttp://es.wikipedia.org/wiki/Escala_Leidenhttp://es.wikipedia.org/wiki/Escala_Delislehttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttp://es.wikipedia.org/wiki/Punto_triple#punto_triple_del_aguahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura#cite_note-Krane2002-2http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Anglosaj%C3%B3n_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Rankinehttp://es.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsiushttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Fahrenheithttp://es.wikipedia.org/wiki/Rankinehttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_R%C3%A9aumurhttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_R%C3%B8merhttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Newtonhttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Delislehttp://es.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Reino_Unidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Irlandahttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_R%C3%A9aumurhttp://es.wikipedia.org/wiki/Alm%C3%ADbarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_R%C3%B8merhttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Newtonhttp://es.wikipedia.org/wiki/Escala_Leidenhttp://es.wikipedia.org/wiki/Escala_Delislehttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttp://es.wikipedia.org/wiki/Punto_triple#punto_triple_del_aguahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura#cite_note-Krane2002-2http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Anglosaj%C3%B3n_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Rankinehttp://es.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsiushttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Fahrenheithttp://es.wikipedia.org/wiki/Rankinehttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_R%C3%A9aumurhttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_R%C3%B8merhttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Newtonhttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Delisle
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Ce"siusFa%en%eit
oR&aumu
oR'me
doNe(ton
oDe"is"e
Delvin
D I
5e J3/(-1
D I5o H
3(1!J3/(-1
D IB
J3/(-1
D I/3/(-1 H H /! + I 5a H
0:-(23!
+ I
5e
+ I5o H3(1!
+ IB
+ I-99 H
ahrenheit
H01:(23
> I + J/
> I
5e J/
> I5o H3(1!
J/
> I
BJ /
> I-- H
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5. ENERGIA INTERNA:
En física la ener!a interna (U de un sistema intenta ser un refleo de la ener$ía aescala microscópica. Cás concretamente es la suma de:
• la ener!ía cin"tica interna es decir de las sumas de las ener$ías cin,ticas de lasindividualidades que lo forman respecto al centro de masas del sistema y de
• la ener!ía potencial interna que es la ener$ía potencial asociada a lasinteracciones entre estas individualidades.415
La ener$ía interna no incluye la ener$ía cin,tica traslacional o rotacional del sistemacomo un todo. "ampoco incluye la ener$ía potencial que el cuerpo pueda tener por su
locali+ación en un campo $ravitacional o electrostático externo.
"odo cuerpo posee una ener$ía acumulada en su interior equivalente a la ener$íacin,tica interna más la ener$ía potencial interna.
0i pensamos en constituyentes atómicos o moleculares será el resultado de la suma dela ener$ía cin,tica de las mol,culas o átomos que constituyen el sistema 9de sus ener$íasde traslación rotación y vi/ración
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se dice que es una función de estado. el mismo modo es una diferencial exacta a
diferencia de que depende del proceso.
E" en)o*ue temodin+mio- "a euain )undamenta"En termodinámica se deduce la existencia425 de una ecuación de la forma
conocida como ecuación fundamental en representación ener!"tica.
La importancia de la misma radica en que concentra en una sola ecuación toda lainformación termodinámica de un sistema. La o/tención de resultados concretos a partir de la misma se convierte entonces en un proceso sistemático.
0i calculamos su diferencial:
se definen sus derivadas parciales:
• la temperatura
• la presión
• el potencial qu$mico .
(omo " P y son derivadas parciales de serán funciones de las mismas varia/lesque :
Estas relaciones reci/en el nom/re de ecuaciones de estado. Por lo $eneral no sedispone de la ecuación fundamental de un sistema. En ese caso sus sustitución por elconunto de todas las ecuaciones de estado proporcionaría una información equivalenteaunque a menudo de/amos conformarnos con un su/conunto de las mismas.
http://es.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_de_estadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_interna#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_qu%C3%ADmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_estadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_estadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_de_estadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_interna#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_qu%C3%ADmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_estado
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A"/unas #aiaiones de "a ene/0a intena-l aumentar la temperatura de un sistema sin que varíe nada más aumenta su ener$íainterna refleado en el aumento del calor del sistema completo o de la materia estudiada.
(onvencionalmente cuando se produce una variación de la ener$ía interna manifestadaen la variación del calor que puede ser cedido mantenido o a/sor/ido se puede medir este cam/io en la ener$ía interna indirectamente por la variación de la temperatura de lamateria.
Kariación sin modi,cación de la composición qu$mica
0in que se modifique la composición química o cam/io de estado de la materia quecompone el sistema se a/la de variación de la ener$ía interna sensible y se puede
calcular de acuerdo a los si$uientes parámetros?
onde cada t,rmino con sus unidades en el 0istema Fnternacional son:
" # es la variación de ener$ía o de calor del sistema en un tiempo definido 9G
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onde # (oeficiente de cam/io de estado medido en 4IcalHm5
Kariación nuclear
Ninalmente en las reacciones de fisión y fusión se a/la de ener$ía interna nuclear.
'nerg$a cinética media de un gas
; A (onstante de olt+mann A 13'J1=K23 GH;
A*elocidad media de la mol,cula
1. Enta"p0a
Entalp!a 9del $rie$o N OQRST 4entálpU5 Va$re$ar calorV? formado por N O 4en5 VenV yQRST 4tálpU5 VcalentarV< es una ma$nitud termodinámica sim/oli+ada con la letra @cuya variación expresa una medida de la cantidad de ener$ía a/sor/ida o cedida por unsistema termodinámico es decir la cantidad de ener$ía que un sistema puedeintercam/iar con su entorno.
En la istoria de la termodinámica se an utili+ado distintos t,rminos para denotar loque oy conocemos como entalpía de un sistema. Wri$inalmente se pensó que la pala/raVentalpíaV fue creada por Xmile (lapeyron y Budolf (lausius a trav,s de la pu/licaciónde la relación de (lausiusK(lapeyron en T#e $ollier Steam Tables and %ia!rams de1'2& pero el primero que definió y utili+ó t,rmino VentalpíaV fue el oland,s @eiIe;amerlin$ Wnnes a principios del si$lo YY.415
En pala/ras más concretas es una función de estado de la termodinámica donde lavariación permite expresar la cantidad de calor puesto en ue$o durante una
transformación iso/árica 9es decir a presión constante< en un sistema termodinámico9teniendo en cuenta que todo o/eto conocido puede ser entendido como un sistematermodinámico
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entalpía molar es aquella que representa un mol de la sustancia constituyente delsistema.
'ntalp$a termodin)mica
La entalp!a 9sim/oli+ada $eneralmente como V@V tam/i,n llamada contenido decalor y calculada en Gulios en el sistema internacional de unidades o tam/i,n en Ical osi no dentro del sistema an$lo: V"V
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+orolarios
0ea un sistema que se dea evolucionar a presión constante sin variar su composición.iferenciando la entalpía:
y como
se tiene que:
-ora /ien dPA= a presión constante y dZA= si la composición no varía lue$o:
0i se asocia la variación de entalpía a un proceso reversi/le se puede identificar "d0con el calor intercam/iado. En ese caso se puede interpretar la entalpía es el calor intercam/iado por el sistema a presión constante. Es importante recalcar que la
definición d@A"d0 es estrictamente exacta para PActe y ZActe? su identificación comocalor intercam/iado depende de que el proceso sea reversi/le. 0i no lo es d@A"d0se$uirá siendo cierto pero no que "d0 es calor .
(omo mucas reacciones químicas se producen a presión constante y la materia seconserva 9no ay variación en la cantidad de especies atómicas
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-nálo$amente para una reacción endot,rmica la variación de entalpía del sistema esi$ual a la ener$ía absorbida durante la reacción incluyendo la ener$ía perdida por elsistema y la !anada a trav,s de la expansión contra el entorno.9En las reacciones
endot,rmicas el cam/io de entalpía es positivo para el sistema porque $ana calor<
La entalpía total de un sistema no puede ser medida directamente? la ariación deentalpía de un sistema sí puede ser medida en cam/io.
La variación de entalpía se define mediante la si$uiente ecuación:
• OP es la variación de entalpía.
• P,nal es la entalp$a ,nal del sistema. 'n una reacción qu$mica( P ,nal esla entalp$a de los productos.
• Pinicial es la entalp$a inicial del sistema. 'n una reacción qu$mica( P iniciales la entalp$a de los reactivos.
La mayor utilidad de la entalpía se o/tiene para anali+ar reacciones que incrementan elvolumen del sistema cuando la presión se mantiene constante por contacto con elentorno provocando que se realice un tra/ao mecánico so/re el entorno y una p,rdidade ener$ía. E inversamente en reacciones que causan una reducción en el volumen
de/ido a que el entorno reali+a un tra/ao so/re el sistema y se produce un incrementoen la ener$ía interna del sistema.
La entalpía de reacción es la ener$ía asociada a una reacción y viene dada por la sumade las entalpías de formación de productos menos la de reactivos se$7n sus coeficientesestequiom,tricos 9n
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com/ustión 9variación de la entalpía estándar de com/ustión< y la neutrali+ación9variación de la entalpía estándar de neutrali+ación
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donde es la transferencia de ener$ía en forma calorífica en el entre el sistema y suentorno u otro sistema es la masa del sistema 9se usa una n cuando se trata del calor específico molar < y es el incremento de temperatura que experimenta el sistema. Elcalor espec!+ico 9 < correspondiente a una temperatura dada se define como:
El calor específico 9 < es una función de la temperatura del sistema? esto es . Esta
función es creciente para la mayoría de las sustancias 9excepto para los $asesmonoatómicos y diatómicos
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@ay dos condiciones nota/lemente distintas /ao las que se mide el calor específico y,stas se denotan con sufios en la letra . El calor específico de los $ases normalmentese mide /ao condiciones de presión constante 90ím/olo:
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La " se define como la cantidad de calor que se requiere para elevar un $radoNareneit la temperatura de una li/ra de a$ua en condiciones atmosf,ricas normales.4)5
Fatoes *ue a)etan e" a"o espe03o
Las moléculas tienen una estructura interna porque est)n compuestas de
)tomos que tienen diferentes formas de moverse en las moléculas. La
energ$a cinética almacenada en estos grados de libertad internos no
contribuye a la temperatura de la sustancia sino a su calor espec$,co.6rados de libertad
*rt$culo principalQ Grados de libertad.
El comportamiento termodinámico de las mol,culas de los $ases monoatómicos comoel elio y de los $ases /iatómicos el idró$eno es muy diferente. En los $asesmonoatómicos la ener$ía interna corresponde 7nicamente a moimientos de traslación.Los movimientos traslacionales son movimientos de cuerpo completo en un espaciotridimensional en el que las partículas se mueven e intercam/ian ener$ía en colisiones
en forma similar a como lo arían pelotas de $oma encerradas en un recipiente que sea$itaran con fuer+a. 9vea la animación aquí
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li/ertad interna. (a/e destacar que la capacidad calorífica molar a volumen constante de
los $ases monoatómicos es siendo ) la (onstante niversal de los $ases ideales
mientras que para el Zitró$eno 9/iatómico< vale lo cual muestra claramente larelación entre los $rados de li/ertad y el calor específico.
=asa molar
*rt$culo principalQ Masa molar .
na de las ra+ones por las que el calor específico adopta diferentes valores paradiferentes sustancias es la diferencia en masas molares que es la masa de un mol decualquier elemento la cual es directamente proporcional a la masa molecular delelemento suma de los valores de las masas atómicas de la mol,cula en cuestión. La
ener$ía calorífica se almacena $racias a la existencia de átomos o mol,culas vi/rando.0i una sustancia tiene una masa molar más li$era entonces cada $ramo de ella tiene másátomos o mol,culas disponi/les para almacenar ener$ía. Es por esto que el idró$eno lasustancia con la menor masa molar tiene un calor específico tan elevado? porque un$ramo de esta sustancia contiene una cantidad tan $rande de mol,culas.
na consecuencia de este fenómeno es que cuando se mide el calor específico ent,rminos molares la diferencia entre sustancias se ace menos pronunciada y el calor específico del idró$eno dea de ser atípico. En forma correspondiente las sustancias
moleculares 9que tam/i,n a/sor/en calor en sus $rados internos de li/ertad
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En el caso de las aleaciones ay ciertas condiciones en las cuales pequeas impure+as pueden alterar en $ran medida el calor específico medido. Las aleaciones puedenmostrar una marcada diferencia en su comportamiento incluso si la impure+a en
cuestión es uno de los elementos que forman la aleación? por eemplo las impure+as enaleaciones semiconductoras ferroma$n,ticas pueden llevar a mediciones muydiferentes tal como predieron por primera ve+ 8ite y @o$an.41=5
Ta4"a de a"oes espe03os
Sustania Fase
c p5m+sio6$78$/9:8;C9:
c p5mo"a6 78mo"9:8! 9:
cv 5mo"a6 78mo"9:8! 9:
Capaidada"o03a#o"um&tia 7 m
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Sustania Fase
c p5m+sio6$78$/9:8
;C9:
c p5mo"a6 78mo"9:8
! 9:
cv 5mo"a6 78mo"9:8
! 9:
Capaidada"o03a#o"um&tia
7 m
*guasólido9 7+!
(--0 /4(9: -(:/4
*l;mina *lR/ sólido 9(-29
=gR sólido 9(013
Si+ sólido 9(/00
Bylon 22 sólido-(9H(9:
>enólicos sólido-(09H-(23
8olietileno *
8olipropileno sólido -(449
8olitetrauoretileno sólido -(919
Todas "as medidas son a @ ;C a menos *ue se indi*ue "o ontaio,Los m0nimos m+imos nota4"es se muestan en ne/ita.
-. U
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. U 8uede notar que el calor espec$,co molar! de los gasesmonoatómicos se comporta de acuerdo a ciertas constantes(mientras que los valores predichos para otros gases no se a#ustan conla misma precisión.
/. U Suponiendo una altitud de -:0 metros el promedio de lapoblación mundial!( una temperatura de / 7+( un 09(41V dehumedad y 329 mmPg de presión.
Mateia"es de onstuinEstos datos son de utilidad al calcular los efectos del calor so/re los materiales queformen un edificio:
Sustania Estado de a/e/ainc p
7 /9:
! 9:
*sfalto sólido 9(:
Ladrillo sólido 9(40
Pormigón sólido 9(44
Kidrio( s$lice sólido 9(40
Kidrio( croCn sólido 9(23
Kidrio( int sólido 9(19/
Kidrio( pyrex sólido 9(432
6ranito sólido 9(3:9
Weso sólido -(9:
=)rmol( mica sólido 9(449*rena sólido 9(4/1
Suelo sólido 9(49
=adera sólido 9(04
http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfico#cite_ref-8http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfico#cite_ref-12http://es.wikipedia.org/wiki/Altitudhttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_agregaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Asfaltohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ladrillohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Vidriohttp://es.wikipedia.org/wiki/Vidriohttp://es.wikipedia.org/wiki/Vidriohttp://es.wikipedia.org/wiki/Vidriohttp://es.wikipedia.org/wiki/Granitohttp://es.wikipedia.org/wiki/Yeso_(mineral)http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1rmolhttp://es.wikipedia.org/wiki/Micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Arenahttp://es.wikipedia.org/wiki/Suelohttp://es.wikipedia.org/wiki/Maderahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfico#cite_ref-8http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfico#cite_ref-12http://es.wikipedia.org/wiki/Altitudhttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_agregaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Asfaltohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ladrillohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Vidriohttp://es.wikipedia.org/wiki/Vidriohttp://es.wikipedia.org/wiki/Vidriohttp://es.wikipedia.org/wiki/Vidriohttp://es.wikipedia.org/wiki/Granitohttp://es.wikipedia.org/wiki/Yeso_(mineral)http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1rmolhttp://es.wikipedia.org/wiki/Micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Arenahttp://es.wikipedia.org/wiki/Suelohttp://es.wikipedia.org/wiki/Madera