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Primera Ley de la Termodinámica
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La primera ley de la termodinámica establece que la energía se conserva y en particular que la energía interna puede crecer si se le suministra calor al sistema y va a reducirse si el sistema realiza trabajo.
ID:(1398, 0)
Primera ley de la termodinámica
Descripción
La primera ley de la termodinámica establece que la energía siempre se conserva.
Mientras que en la mecánica se enuncia una conservación similar restringida a sistemas no disipativos (por ejemplo, excluyendo el rozamiento), en la termodinámica se generaliza considerando no solo el trabajo mecánico, sino también el calor generado o absorbido por el sistema.
En este sentido, la conservación de la energía postulada en la termodinámica no tiene restricciones y es aplicable a todos los sistemas, siempre y cuando se consideren todos los intercambios y conversiones de energía posibles.
ID:(37, 0)
Primera Ley de la Termodinámica
Ecuación
La primera ley de la termodinámica establece que la energía se conserva, es decir, que el diferencial de la energía interna ($dU$) siempre es igual a el diferencial inexacto del calor ($\delta Q$) suministrado al sistema (positivo) menos el diferencial inexacto del trabajo ($\delta W$) realizado por el sistema (negativo).
Por lo tanto, tenemos:
 $ dU = \delta Q - \delta W $ |
Mientras que el diferencial exacto no depende de cómo se ejecuta la variación, el diferencial inexacto sí lo hace. Cuando nos referimos a un diferencial sin especificar que es inexacto, se asume que es exacto.
ID:(9632, 0)
Trabajo
Ecuación
La relación entre el trabajo y nuestra acción está vinculada a la dependencia de el diferencial inexacto del trabajo ($\delta W$) respecto a la distancia recorrida. Si consideramos una fuerza mecánica ($F$) para mover un objeto a lo largo de un camino recorrido ($dx$), la energía requerida puede expresarse como:
| $ \delta W = F dx $ |
La notación $\delta W$ se utiliza para indicar la variación del trabajo, a diferencia de $dW$, que nos recuerda que su valor depende del proceso de variación de la longitud $dx$. Un ejemplo de esto sería si el desplazamiento ocurriera en un gas y se produjera un cambio en este, en cuyo caso:
$\delta W < Fdx$
ID:(3202, 0)
Presión y trabajo
Ecuación
En mecánica, la energía se define como el producto de la fuerza por la distancia recorrida. Sin embargo, al trabajar con gases, resulta más práctico utilizar la presión. Dado que la presión representa la fuerza por unidad de superficie, se puede demostrar que el trabajo realizado, el diferencial inexacto del trabajo ($\delta W$), es igual a la presión, la presión ($p$), multiplicada por la variación de volumen, la variación del volumen ($dV$):
| $ \delta W = p dV $ |
Dado que la fuerza mecánica ($F$) dividida por la sección ($S$) es igual a la presión ($p$):
| $ p \equiv\displaystyle\frac{ F }{ S }$ |
y la variación del volumen ($dV$) con el camino recorrido ($dx$) es igual a:
| $ dV = S ds $ |
La ecuación para el diferencial inexacto del trabajo ($\delta W$) se puede expresar como:
| $ \delta W = F dx $ |
Así que puede ser escrita como:
| $ \delta W = p dV $ |
La variación del trabajo se representa con el símbolo delta $\delta$ ($\delta W$) en lugar de la letra d ($dW$), lo cual nos recuerda que su valor depende del proceso de variación del volumen, $dV$. Un ejemplo de esto sería si el gas experimenta un cambio durante su desplazamiento y, en tal caso,
$\delta W < pdV$
ID:(3468, 0)
Primera ley de la termodinámica y la presión
Ecuación
Con la primera ley de la termodinámica, se puede expresar en términos de el diferencial de la energía interna ($dU$), el diferencial inexacto del calor ($\delta Q$) y el diferencial inexacto del trabajo ($\delta W$) como:
| $ dU = \delta Q - \delta W $ |
Se puede reformular con el trabajo expresado en función de la presión ($p$) y la variación del volumen ($dV$) como:
| $ dU = \delta Q - p dV $ |
Dado que el diferencial de la energía interna ($dU$) se relaciona con el diferencial inexacto del calor ($\delta Q$) y el diferencial inexacto del trabajo ($\delta W$) como se muestra a continuación:
| $ dU = \delta Q - \delta W $ |
Y sabiendo que el diferencial inexacto del trabajo ($\delta W$) está relacionado con la presión ($p$) y la variación del volumen ($dV$) de la siguiente manera:
| $ \delta W = p dV $ |
Entonces podemos concluir que:
| $ dU = \delta Q - p dV $ |
Esto nos recuerda que el calor es una diferencia inexacta. En otras palabras, no es lo mismo si variamos primero la energía interna o primero el volumen para determinar la cantidad de calor que el sistema producirá o absorberá.
ID:(3470, 0)
Video: Primera Ley de la Termodinámica
Descripción
Mini clase que explica los conceptos y el desarrollo de las ecuaciones claves del tema.
ID:(11203, 0)
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Video
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