PRIMERA LEY DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICATERMODINÁMICA

Primera ley de la Primera ley de la termodinámicatermodinámica

En 1842 el físico alemán Julius Von En 1842 el físico alemán Julius Von Mayer establece la primera ley o Mayer establece la primera ley o primer principio de la termodinámica, primer principio de la termodinámica, que afirma que el calor y el trabajo que afirma que el calor y el trabajo son ínter convertibles.son ínter convertibles.

Primera Ley de la termodinámicaPrimera Ley de la termodinámica(conservación de la Energía)(conservación de la Energía)

Cuando cierta cantidad de calor Q es Cuando cierta cantidad de calor Q es absorbida (Q positivo), o cedido (Q absorbida (Q positivo), o cedido (Q negativo) por un sistema, y un trabajo T negativo) por un sistema, y un trabajo T es realizado por dicho sistema (T es realizado por dicho sistema (T positivo) o sobre el (T negativo), la positivo) o sobre el (T negativo), la variación de la energía interna variación de la energía interna ΔΔU, del U, del sistema esta dada porsistema esta dada por

ΔΔU = Q - TU = Q - T

EjemploEjemploSupongamos que un sistema pasa de un estado a otro, Supongamos que un sistema pasa de un estado a otro,

intercambiando energía con su vecindad. Calcule la intercambiando energía con su vecindad. Calcule la variación de energía del sistema en los siguientes casos:variación de energía del sistema en los siguientes casos:

a).- El sistema absorbe 100 cal y realiza un trabajo de 200 J.

La variación de la energía interna está dada por la primera ley de la termodinámica, es decir,

TQU En este caso, tenemos Q=100 cal =418 J (1 cal = 4.18 J) y su signo es positivo, pues se trata de calor absorvido por el sistema. El valor T=200 J también es positivo, por que el trabajo fue realizado por el sistema; Entonces

ΔU = 418 – 200

Donde

ΔU = 218 J

Este resultado nos dice que la energía interna del sistema aumentó en 218 J.

b).- El sistema absorbe 100 cal y sobre él se realiza un trabajo de 200 J.

Como en el caso anterior, Q=100 cal = 418 J, y es positivo. Pero ahora tenemos T= -200 J, pues el trabajo fue realizado sobre el sistema. entonces,

ΔU = Q-T = 418 – (-200) donde ΔU = 618 J.

Por tanto, la energía interna sufrió un incremento de 618 J, lo cual se puede interpretar fácilmente, ya que tanto el calor proporcionado al sistema (418 J), como el trabajo realizado sobre él (200 J) representan ambas cantidades de energía transmitidas al sistema.

c).- EL sistema libera 100 cal de calor a la vecindad, y c).- EL sistema libera 100 cal de calor a la vecindad, y sobre él se realiza un trabajo de 200 J.sobre él se realiza un trabajo de 200 J.

En este caso, Q= -100 cal = -418 J y T = -200 J, pues el calor fue cedido por el sistema y el trabajo se realizó sobre él. Luego entonces,

ΔU = Q – T = -418 – (-200) donde ΔU = -218 J

Vemos, así que la energía interna del sistema disminuye en 218 J. este resultado podría haber sido previsto, ya que el sistema perdío 418 J en forma de calor y sólo recibió 200 J como trabajo efectuado sobre él.