CALORIMETRIACALOR: El calor est definido como la forma de energa que se transfiere entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas, sin embargo en termodinmica generalmente el trmino calor significa simplemente transferencia de energa. Este flujo de energa siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio trmico (ejemplo: una bebida fra dejada en una habitacin se entibia).La energa puede ser transferida por diferentes mecanismos de transferencia, estos son la radiacin, la conduccin y la conveccin, aunque en la mayora de los procesos reales todos se encuentran presentes en mayor o menor grado. Cabe resaltar que los cuerpos no tienen calor, sino energa trmica. La energa existe en varias formas. En este caso nos enfocamos en el calor, que es el proceso mediante el cual la energa se puede transferir de un sistema a otro como resultado de la diferencia de temperatura.

Los modos son los diferentes tipos de procesos de transferencia de calor. Hay tres tipos:Conduccin: transferencia de calor que se produce a travs de un medio estacionario -que puede ser un slido- cuando existe un gradiente de temperatura.

Conveccin: transferencia de calor que ocurrir entre un fluido en movimiento cuando estn a diferentes temperaturas.

Radiacin: se puede atribuir a cambios en las configuraciones electrnicas de los tomos o molculas constitutivos. En ausencia de un medio, existe una transferencia neta de calor por radiacin entre dos superficies a diferentes temperaturas, debido a que todas las superficies con temperatura finita emiten energa en forma de ondas electromagnticas

Calora: Se define la calora como la cantidad de energa calorfica necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua pura en 1 C (desde 14,5 C a 15,5 C), a una presin normal de una atmsferaRelaciones entre unidades:

1 kgm = 9,8 J1J = 107 erg1 kgm = 9,8.107 erg1cal = 4,186 J1 kcal = 1000 cal = 103 cal1 BTU = 252 cal

CALOR DE COMBUSTIN : El calor de combustin es la energa liberada en forma de calor cuando un compuesto se somete a combustin completa con el oxgeno bajo condiciones estndar. La reaccin qumica es tpicamente un hidrocarburo reaccionar con el oxgeno para formar dixido de carbono, agua y calorQc = Q/mCAPACIDAD TRMICA DE UN CUERPO ( C ):La capacidad calorfica de una sustancia es una magnitud que indica la mayor o menor dificultad que presenta dicha sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Se denota por , se acostumbra a medir en J/K, y se define como:

CALOR ESPECFICO DE UN CUERPO (Ce) :

El calor especfico es la energa necesaria para elevar 1 C la temperatura de un gramo de materia. El concepto de capacidad calorfica es anlogo al anterior pero para una masa de un mol de sustancia (en este caso es necesario conocer la estructura qumica de la misma).Las unidades ms habituales de calor especfico son J / (kg K) y cal / (g C).Ce = C / m

Sustancia Calor especificoCal /g.C

Agua1

Hielo0,5

Aire0,24

Aluminio0,217

Hierro0,114

Laton0,094

Mercurio0,033

Cobre0,092

Plomo0,03

Plata0,056

ECUACIN FUNDAMENTAL DE LA CALORIMETRIAEmpricamente puede determinarse:En masas iguales de la misma sustancia la cantidad de calor es directamente proporcional a la variacin de la temperatura.

En masas diferentes de la misma sustancia la cantidad de calor necesaria para producir la misma variacin de temperatura es directamente proporcional a la masa de dicha sustancia.

Como consecuencia, la cantidad de calor resulta directamente proporcional al producto de la masa de la sustancia por la variacin de la temperatura, lo cul implica que Q = Ce. m . tOBSERVACIN: para que el cuerpo aumente la temperatura, tiene que recibir calor, para eso la temperatura Tf debe ser mayor que la temperatura To y recibe el nombre de calor recibido. Tf > To calor recibido Q > 0Para disminuir la temperatura tiene que ceder calor para eso la temperatura Tf debe ser menor que la temperatura To y recibe el nombre de calor cedido Tf < To calor cedido Q< 0

CALOR SENSIBLE DE UN CUERPO:

Es la cantidad de calor recibido o cedido por un cuerpo al sufrir una variacin de temperatura sin que haya cambio de estado fsico( slido, lquido o gaseoso) su expresin matemtica es :Qs = m. c . t

CALOR LATENTE : El calor latente es la energa requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de slido a lquido (calor de fusin) o de lquido a gaseoso (calor de vaporizacin). Se debe tener en cuenta que esta energa en forma de calor se invierte para el cambio de fase y no para un aumento de la temperatura.Calor latente de fusinPara que un slido pase al estado lquido debe absorber la energa necesaria a fin de destruir las uniones entre sus molculas. Por lo tanto, mientras dura la fusin no aumenta la temperatura. Por ejemplo, para fundir el hielo o congelar el agua sin cambio en la temperatura, se requiere un intercambio de 80 caloras por gramo, o 80 kilocaloras por kilogramo. El calor requerido para este cambio en el estado fsico del agua sin que exista variacin en la temperatura recibe el nombre de calor latente de fusin o simplemente calor de fusin del agua. Los clculos pertinentes se realizan utilizando las frmulas:

Donde f = calor latente de fusin en cal/gramo. Q = calor suministrado en caloras. m = masa de la sustancia en gramos.En el cuadro siguiente se dan algunos valores del calor latente de fusin para diferentes sustancias.Sustancia f en cal/gr.
Agua 80
Hierro 6
Cobre 42
Plata 21
Platino 27
Oro 16
Mercurio 2,8
Plomo 5,9Calor latente de solidificacinComo lo contrario de la fusin es la solidificacin o congelacin, la cantidad de calor requerida por una sustancia para fundirse, es la misma que cede cuando se solidifica.Por lo tanto, con respecto a una sustancia el calor latente de fusin es igual al calor latente de solidificacin o congelacin.Calor latente de vaporizacinA una presin determinada todo lquido calentado hierve a una temperatura fija que constituye su punto de ebullicin. Este se mantiene constante independientemente del calor suministrado al lquido, pues si se le aplica mayor cantidad de calor, habr mayor desprendimiento de burbujas sin cambio en la temperatura del mismo.Cuando se produce la ebullicin se forman abundantes burbujas en el seno del lquido, las cuales suben a la superficie desprendiendo vapor.Si se contina calentando un lquido en ebullicin, la temperatura ya no sube, esto provoca la disminucin de la cantidad del lquido y aumenta la de vapor.Al medir la temperatura del lquido en ebullicin y la del vapor se observa que ambos estados tienen la misma temperatura; es decir; coexisten en equilibrio termodinmico.A presin normal (1 atm = 760 mm de Hg), el agua ebulle (hierve) y el vapor se condensa a 100 C, a esta temperatura se le da el nombre de punto de ebullicin del agua. Si se desea que el agua pase de lquido a vapor o viceversa sin variar su temperatura, necesita un intercambio de 540 caloras por cada gramo. Este calor necesario para cambiar de estado sin variar de temperatura se llama calor latente de vaporizacin del agua o simplemente calor de vaporizacin.Calor latente de vaporizacin de algunas sustanciasSustancia v en cal/gr
Agua 540
Nitrgeno 48
Helio 6
Aire 51
Mercurio 65
Alcohol etlico 204
Bromo 44

Proposiciones de la calorimetra:Cuando dos cuerpos intercambian calor sin ganar o perder energa con otros cuerpos, la cantidad de calor recibida por uno de ellos es igual a la cantidad de calor cedida por el otro.

El calor pasa espontneamente de un cuerpo de temperatura ms alta a otro cuerpo de temperatura ms baja hasta lograr el equilibrio trmico si el sistema est aislado.

La cantidad de calor recibida por un cuerpo durante una cierta transformacin es igual a la cantidad de calor cedida para realizar la transformacin inversa.

CALORIMETRO:

El calormetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor especfico de un cuerpo, as como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos.El tipo de calormetro de uso ms extendido consiste en un envase cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un termmetro. Se coloca una fuente de calor en el calormetro, se agita el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento de temperatura se comprueba con el termmetro. Si se conoce la capacidad calorfica del calormetro (que tambin puede medirse utilizando una fuente corriente de calor), la cantidad de energa liberada puede calcularse fcilmente. Cuando la fuente de calor es un objeto caliente de temperatura conocida, el calor especfico y el calor latente pueden ir midindose segn se va enfriando el objeto. El calor latente, que no est relacionado con un cambio de temperatura, es la energa trmica desprendida o absorbida por una sustancia al cambiar de un estado a otro, como en el caso de lquido a slido o viceversa. Cuando la fuente de calor es una reaccin qumica, como sucede al quemar un combustible, las sustancias reactivas se colocan en un envase de acero pesado llamado bomba. Esta bomba se introduce en el calormetro y la reaccin se provoca por ignicin, con ayuda de una chispa elctrica.Los calormetros suelen incluir su equivalente, para facilitar clculos. El equivalente en agua del calormetro es la masa de agua que se comportara igual que el calormetro y que perdera igual calor en las mismas circunstancias. De esta forma, solo hay que sumar al agua la cantidad de equivalentes.

En un calormetro se cumple que Q1+ Q2 = 0

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Termodinmica Trabajos Prcticos

Alumno: TP N 1

El calor de combustin de la lea es 4x10 cal /g. Cul es la cantidad de lea que debemos quemar para obtener 12x107 cal?.

2- El calor de combustin de la nafta es 11x10 cal /g. Cul es la masa de nafta que debemos quemar para obtener 40x107 cal?.3- Para calentar 800 g de una sustancia de 0 C a 60 C fueron necesarias 4.000 cal. Determine el calor especfico y la capacidad trmica de la sustancia.4- Para calentar 2.000 g de una sustancia desde 10 C hasta 80 C fueron necesarias 12.000 cal. Determine el calor especfico y la capacidad trmica de la sustancia.5- Cul es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 200 g de cobre de 10 C a 80 C?. Considere el calor especfico del cobre igual a 0,093 cal /g C.6- Considere un bloque de cobre de masa igual a 500 g a la temperatura de 20 C. Siendo: c cobre = 0,093 cal /g C. Determine: a) la cantidad de calor que se debe ceder al bloque para que su temperatura aumente de 20 C a 60 C y b) cul ser su temperatura cuando sean cedidas al bloque 10.000 cal?7- Un bloque de 300 g de hierro se encuentra a 100 C. Cul ser su temperatura cuando se retiren de l 2.000 cal? Sabiendo que: c hierro = 0,11 cal /g C.8- Sean 400 g de hierro a la temperatura de 8 C. Determine su temperatura despus de haber cedido 1.000 cal. Sabiendo que: c hierro = 0,11 cal /g C.9- Para calentar 600 g de una sustancia de 10 C a 50 C fueron necesarias 2.000 cal. Determine el calor especfico y la capacidad trmica de la sustancia.10- Cul es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 300 g de cobre de 20 C a 60 C?. Siendo: c cobre = 0,093 cal /g C.11- Sea 200 g de hierro a la temperatura de 12 C. Determine su temperatura despus de haber cedido 500 cal. Siendo: c hierro = 0,11 cal /g C.12- Transforme 20 J en caloras.13- Transforme 40 cal en Joules.14- Suministrando una energa de 10 J a un bloque de una aleacin de aluminio de 5 g; su temperatura vara de 20 C a 22 C. Determine el calor especfico de este material.15- Un recipiente trmicamente aislado contiene 200 g de agua, inicialmente a 5 C. Por medio de un agitador, son suministrados 1,26*104 J a esa masa de agua. El calor especfico del agua es 1 cal /g C; el equivalente mecnico de la calora es de 4,2 J/cal. Considere despreciable la capacidad trmica16- Se colocan 200 g de hierro a 120 C en un recipiente conteniendo 500 g de agua a 20 C. Siendo el calor especfico del hierro igual a 0,114 cal /g C y considerando despreciable el calor absorbido por el recipiente. Determine la temperatura de equilibrio trmico.17- Se colocan 400 g de cobre a 80 C en un recipiente conteniendo 600 g de agua a 22 C. Determine la temperatura de equilibrio trmico sabiendo que el calor especfico del cobre es de 0,092 cal /g C.18- Un calormetro contiene 62 g de un lquido a 20 C. En el calormetro es colocado un bloque de aluminio de masa 180 g a 40 C. Sabiendo que la temperatura de equilibrio trmico es de 28 C,determine el calor especfico del lquido. Considere: c Al = 0,217 cal /g C.19- Un calormetro contiene 25 g de agua a 20 C. En el calormetro es colocado un pedazo de aluminio de masa 120 g a 60 C. Siendo el calor especfico del aluminio 0,217 cal /g C; determine la temperatura de equilibrio trmico.20- Un calormetro contiene 80 g de agua a 20 C. Un cuerpo de masa 50 g a 100 C es colocado en el interior del calormetro. La temperatura de equilibrio trmico es de 30 C. Determine el calor especfico del cuerpo.22- Un calormetro contiene 350 g de agua a 20 C, en la cual se sumerge un bloque de plomo de masa 500 g y calentado a 98 C. La temperatura de equilibrio trmico es de 23 C. Determine el calor especfico del plomo.23- Un calormetro contiene 250 g de agua a 100 C. Un cuerpo de aluminio a la temperatura de 10 C se coloca en el interior del calormetro. El calor especfico del aluminio es c Al = 0,22 cal /g C. Sabiendo que la temperatura de equilibrio es 50 C. Cul es la masa del cuerpo de aluminio (aproximadamente)?.

Rta:30000 g

M = 3636,36 g

Ce = 0,083 cal/gC C 66,66 cal/C

Ce = 0,085 cal/gC C = 1464,48 J/K

Q = 1302 cal/gC

Q = 1860 cal t = 235,05 C

Tf = 54,54 C

Tf = -14 C

Ce = 0,08 cal / g C

Q = 1116 cal

T = 34,72 C

Q = 4,77 cal

Q = 167,44 J

0,238 cal/ g C

Tf = 20,05 C

24,36 C

25,35 C

ce= 0,945 cal/gC

) Te = 40,4 C

Ce = 0,2285 cal /gC

no se hace

Ce = 0,028 cal/ gC

1420 g

TERMODINMICA

Sistema

Se puede definir un sistema como un conjunto de materia que est limitado por una superficie real o imaginaria. Si en el sistema no entra ni sale materia se dice que se trata de un sistema cerrado o sistema aislado. Los tipos de sistemas cerrados que son necesarios para el estudio de la termodinmica son:Sistema aislado trmicamente: es un sistema cerrado en el que no entra ni sale calor.

Sistema aislado mecnicamente: es un sistema cerrado sobre el cual no se realiza trabajo.

Medio ambiente

Se llama medio ambiente a todo aquello que no est en el sistema pero que puede influir en l. Por ejemplo, consideremos una taza con agua, que est siendo calentada por un mechero. Consideremos un sistema formado por la taza y el agua, entonces el medio ambiente est formado por el mechero, el aire, etc.SISTEMA CONFORMADO POR UN CUERPO GASEOSO:

Considerando un sistema formado por un gas ideal que, al recibir calor del medio evoluciona de un estado inicial a un estado final. Pueden suceder dos cosas:el sistema aumenta su volumen, se expande

el sistema aumenta su temperatura, o sea aumenta la energa cintica media de sus molculas

cuando el sistema aumenta su volumen, es decir se expande, realiza trabajo contra el medio, pues aplica contra el una fuerza a lo largo de un camino. Esta fuerza es la originada por la presin del gas sobre las paredes mviles del recipiente, W = F . x.Sin embargo no siempre todo el calor se transforma en trabajo. Por ejemplo, si el gas aumenta la temperatura , parte del calor entregado se habr invertido en aumentar la energa cintica de las molculas, que se denomina energa interna (U) del gas.En un gas ideal, el aumento de esta magnitud se relaciona directamente con el aumento de la temperatura

Consideremos, por ejemplo, un gas dentro de un cilindro. Las molculas del gas chocan contra las paredes cambiando la direccin de su velocidad, o de su momento lineal. El efecto del gran nmero de colisiones que tienen lugar en la unidad de tiempo, se puede representar por una fuerza F que acta sobre toda la superficie de la pared.

Si una de las paredes es un mbolo mvil de rea A y ste se desplaza dx, el intercambio de energa del sistema con el exterior puede expresarse como el trabajo realizado por la fuerza F a lo largo del desplazamiento dx.Si Q>0 sistema W>0 (medio)W 1 en este proceso la presin disminuye ms rpidamente que en la expansin isotrmica. En consecuencia , en una curva adiabtica la pendiente es mayor que en una isoterma. Ambas curvas se cortarn en un punto (po;Vo)

Po isoterma

adiabatico

Vo

Propiedades de un proceso adiabtico:

Al expandirse adiabticamente, la mayora de los gases se enfran. Esto se debe a que en el proceso se realiza un trabajo positivo sin intercambio de calor y segn el primer principio de la termodinmica se tiene que 0 = U + W si W > O entonces U < 0, es decir la energa interna final del sistema es menor que la energa interna inicial. Teniendo en cuenta la relacin entre energa interna y temperatura U = Cv . m . t, se deduce que si disminuye U tambin disminuye T. el hecho de que un gas disminuya su temperatura cuando se expande adiabticamente se emplea en la fabricacin de cmaras frigorficas para producir bajas temperaturas. Una compresin adiabtica de un gas produce un aumento de la energa interna y por lo tanto, de la temperatura. Por ejemplo, cuando se llena de aire la cmara de una bicicleta, el inflador se calienta.

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Termodinmica Trabajos Prcticos

Alumno: TP N 2

Si a un sistema se le entreg un calor de 500 cal y realiz un trabajo de 700 J, cul fue su variacin de energa interna?

Un sistema realiza 1200 J de trabajo contra el medio sin intercambiar calor con l cul fue la variacin de su energa interna?

cul es la convencin de signos utilizada para los calores cedidos y absorbidos por un sistema?

cul es la convencin de signos para el trabajo?

En un sistema conformado por un gas ideal realizar trabajo el gas siempre que se le entregue calor?

Hallar la variacin de la energa interna de un sistema en los siguientes casos:

El sistema absorbe 300 cal y realiza un trabajo de 400 j

El sistema absorbe 300 cal y el medio realiza un trabajo de 600 j sobre el sistema.

De un gas se extraen 1600 cal a un volumen constante.

Calculen el trabajo que realiza un gas al expandirse desde un volumen inicial de 2 litros a 2016kpa hasta un volumen final de 2 litros, si durante la evolucin la temperatura permanece constante.

Calcular hasta que volumen se dilato un gas ideal que realiz un trabajo de 5000 J a presin constante de 2 atm, si su volumen inicial era de 3 litros.

Calcular el trabajo que hace un gas en contra de una presin constante de 2 atm, si evoluciona de un volumen de 4 litros a otro de 24 litros.

Se eleva la temperatura de 3,2 g de O2 gaseoso de 10 C a 110C. si se realiza el proceso a presin constante de 50 Kpa, calculen: a) el trabajo realizado por el gas b) el aumento de la energa interna si el sistema absorbi 83 cal en forma de calor.

Se comprimen manteniendo la temperatura constante 44,8 litros de N2 que se encuentran en CNPT hasta ocupar 1/5 de su volumen inicial calcular a) la presin final b) el trabajo realizado

Hallar el trabajo realizado por un gas que ocupa un volumen inicial de 6 litros cuando su temperatura aumenta de 27C a 127C contra una presin exterior constante de 2 atm

Calculen el trabajo que realiza un gas al expandirse desde un volumen inicial de 3 litros a 50,65 kpa hasta un volumen final de 21 litros permaneciendo constante la temperatura.

Un gas ideal que ocupa 10 litros, sometido a una presin constante de 3 atm, se enfra desde 277 C hasta 3C. calculen el rabajo realizado.

Un sistema se lleva del estado 1 al estado 2. Para ello se le entrega una cantidad de calor de 100 J y el sistema realiza un trabajo de 40 J a) si el sistema se lleva de 1 a 2 por otro camino, realiza un trabajo de 20 j que cantidad de calor recibe del medio exterior? B) el sistema regresa de 2 a 1 por otro camino. Para ello recibe un trabajo de 35 Joule el sistema entrega o absorbe calor? Cunto?

Un recipiente contiene 10 g de O2 a 4 atm y 27C. si se lo calienta manteniendo el volumen constante ( Cv = 0,656 J/gK) hasta 227 C, calculen.

Un cilindro que posee un piston mvil contiene 11,2 g de N2 que ocupan un volumen de 2 l a 22C. se calienta a presin constante hasta que el nitrgeno ocupa un volumen de 5 litros calcular:

La presin b) la temperatura final c) la variacin de energa interna ( Cv = 20,69 J/mol K) d) el trabajo realizado e) el calor intercambiado

Un recipiente contiene 0,02 m3 de hidrogeno a una temperatura de 327C y una presin de 400 kpa. Si se lo enfra a presin constante hasta una temperatura de 0C calcular: a) cul es la variacin de energa interna b) cul es el trabajo realizado por el sistema contra el? C) cul es el calor cedido o absorbido por el sistema? ( R = 8,3 J/ mol K Cv = 20,06 J/mol K)

Una garrafa de 50 l contiene 4,4 g de dixido de carbono en CNPT. Si se triplica su presin manteniendo el volumen constante, calcular : a) cul es la variacin de energa interna? B) cul es el trabajo realizado por el gas? C) cul es el calor absorbido por el sistema? ( R = 8,3 J/molK Cv = 28,69 J/mol K)

Se tiene dentro de un cilindro con pistn 0,32 mol de oxgeno que ocupan un volumen de 0,01 m3 a una presin de 101,3 kpa. Si al sistema se le entregaron 100 cal realiza un trabajo de 1500 J, calculen la variacin de la energa interna y la temperatura final del sistema ( Cv = 20,73 J/mol.K)

Un recipiente con pistn que tiene un volumen inicial de 4 l contiene 14 g de nitrgeno a 500 kpa. Si al expandirse adiabticamente realiza un trabajo de 2000 J Cul fue su temperatura final? ( Cv = 20,69 J/ molK)

Un recipiente contiene 20 l de hidrgeno a una temperaturade 57 C y una presin de 200 kpa. Si se lo calienta a volumen constante hasta una temperatura de 473C, calculen cuanto vara su energa interna y cunto calor se la entreg.

RTA1390 J

-1200J

Calor cedido por un sistema Q 0

Trabajo cedido al medio w >0 trabajo recibido al medio w < 0

No puede aumentar la energa cintica de las molculas generando un aumento de la temperatura.

a) 854 J b) 1854 J c) -1600 cal

7260 J

27,7 l

4052 J

A) 83 J b) 264,4 J

A) 506,5 kpa b) -7304 J

405,2 J

296 J

-1519,5 J

A) 80 J b) 95 J

A) 1312 J b) 0 c) 1312 J

A) 490 kpa b) 737,5 K c) 3662 J d) 1470 J e) 5132 J

A) -10659 J b ) -4360 J c) -15019 J

A) 1566 J b) 0 c) 1566 J

2680 J 23 K

14,7 C

12183 J

PROCESOS REVERSIBLES

Cuando un gas evoluciona muy rpidamente de un estado de equilibrio a otro que tambin es de equilibrio, los estados intermedios que atraviesa no son de equilibrio. Sin embargo si las evoluciones fueran muy lentas, es decir, si a partir de un estado a otro se pasara por infinitos estados de equilibrio intermedios el proceso sera irreversible. Se dice entonces que el proceso es reversible cuando puede invertirse sin que cambien la magnitud del trabajo realizado ni el calor intercambiado entre el sistema y el medio.MQUINAS TRMICASUna mquina trmica es un dispositivo que transforma calor en trabajo mecnico de manera cclica. Toda mquina trmica toma calor de una fuente caliente, realiza trabajo y cede calor a una fuente fra. Parte del calor entregado por la fuente caliente se transforma en trabajo y parte ser cedido a la fuente fra. De esta manera el trabajo realizado por la mquina ser igual a la diferencia entre dichos calores W = Q1 Q2

La fuente caliente, ac representada con el rectngulo rojo (que podra ser una caldera, o una cmara de combustin o cualquier cosa a alta temperatura). La temperatura de la fuente es, T1.

La fuente fra, ac representada con el rectngulo verde (que podra ser el medio ambiente). La temperatura de la fuente fra es T2, con T1 > T2, lgicamente.

La mquina propiamente dicha que, por lo general, funciona cclicamente, a rgimen constante.

Las tres flechas son: Q1 el calor tomado de la fuente caliente; Q2 el calor desperdiciado que fluye a la fuente fra; y W el trabajo realizado por la mquina.

Rendimiento de una mquina trmica:El rendimiento de una mquina (n) establece la relacin entre el calor suministrado al sistema y el trabajo neto que el sistema realiza, es decir n = W/ Qabsorvidon = Q1-Q2/Q1Ciclo de CarnotNicolas Carnot plante que una mquina trmica de mayor rendimiento sera aquella que debera intercambiar calor con el medio y realizar los procesos de expansin y compresin del gas en forma reversible. Concluy que esto se lograra haciendo funcionar la mquina segn un ciclo conformado por la interseccion de dos isotermas con dos adiabticas.

Dib pag 165

Carnot demostr que este sera el motor ideal y que en l los calores Q1 y Q2 son proporcionales a las temperaturas de las fuentes , entonces el rendimiento de su mquina ser :n = 1 Q1/Q2 = 1 T2/T1.

SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINMICAEs imposible que una mquina transforme en trabajo todo el calor que le entrega la fuente caliente, siempre parte del calor ser cedido a la fuente fra.Esto significa que no es posible la existencia de una mquina de rendimiento n=1 , o sea no es posible la mquina de movimiento perpetuo.

MQUINA FRIGORFICAUna mquina frigorfica extrae calor de una fuente fra y lo deposita en una fuente caliente mediante el trabajo que el medio exterior realiza sobre el sistema. Su funcionamiento es el inverso de una mquina trmica y por supuesto cumple con el segundo principio de la termodinmica. Es algo as como una bomba de calor : a travs del trabajo bombea calor desde una fuente fra hasta una caliente.

La fuente fra, ac representada con el rectngulo blanco (que podra ser el gabinete interior de una heladera, donde estn los alimentos). La temperatura de la fuente es, T1.

La fuente caliente, ac representada con el rectngulo verde (que podra ser el medio ambiente). La temperatura de la fuente caliente es T2, con T1 < T2, lgicamente.La fuente caliente, ac representada con el rectngulo verde (que podra ser el medio ambiente). La temperatura de la fuente caliente es T2, con T1 < T2, lgicamente.

La mquina propiamente dicha que, por lo general, funciona cclicamente.

Las tres flechas son: Q1 el calor tomado de la fuente fra; Q2 el calor despedido hacia al ambiente; y L el trabajo realizado sobre la mquina (habitualmente un motor elctrico que est justo al lado de la mquina propiamente dicha).

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Termodinmica Trabajos Prcticos1 CuatrimestreAo 2015

Alumno: TP N 4Hoja. De..

1) una masa de nitrgeno evoluciona segn el ciclo de la figura. La presin en el estado A vale Pa = 500 Kpa y el volumen a Va = 0,002 m3. Sabiendo que Cv = 0,741 J/gK) calcular:a) la presin, el volumen y la temperatura de los puntos B y Cb) el calor entregado o cedido por el sistema en las evoluciones A-B, B-C, y C-A.c) el trabajo realizado por o contra el sistema en las mismas evolucionesd) la variacin de la energa interna para las mismas evoluciones.e) el trabajo neto realizado por el sistemaf) el rendimiento en el ciclo

una mquina trmica toma 5500 J de la fuente caliente y cede 3200 J a la fuente fra en cada ciclo. cul es su rendimiento?

Se calienta un gas ideal que ocupa un volumen de 4 litros a 2 atm y 200 K, hasta duplicar la presin y manteniendo el volumen constante. Luego se lo expande isotrmicamente hasta que la presin adquiere el valor inicial y despus se lo comprime isobricamente hasta que el volumen adquiere el valor inicial.a) representen el ciclo en escalab) calculen el trabajo neto en la evolucinc) determinen la cantidad de calor absorbido en el ciclod) cual es el rendimiento del ciclo? Cv = 12,45 J/mol k Cp=20,75 J/mol K

veinte g de hidrgeno H2 evolucionan segn el ciclo de la figura. Suponiendo que se comporta como gas ideal, calculen:a) las coordenadas de estado de los puntos A,B,C,Db) el trabajo, el calor y la variacin de la energa interna en cada evolucin.c) El rendimiento del ciclodatos Cv = 20,06 J/mol k Mah = 1 Vb = 3 m3 Ta = 300 K Tb = 700 K

una mquina trmica cede calor a la fuente fra 1800 caloras en cada ciclo y tiene un rendimiento del 16 % cuantas caloras absorbe la fuente caliente?

Rta a) Pb = 250 Kpa Vb = 0,004 m3 Tb = 800 K Pc = 250 Kpa Vc = 0,002 m3 Tc = 400 Kb) Qab = 690,4 J Qbc = -1745 J Q ca = 1245 J Wab = 690,4 J Wbc = -500 j Wca = 0d) uab = 0 ubc = -1245 J uca = 1245 Je) W = 190,4 Jf) n = 0,0982) n = 42 %3) b) 317 J c) 2347 J d) n = 13,6 %4) n = 4% 5) 2143 cal