INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA -Termodinámica 1 b

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概要

TLDREsta clase de termodinámica se centra en la energía interna de los sistemas y en el primer principio de la termodinámica. Se discute cómo la energía puede ser considerada en distintas formas, tales como energía cinética, potencial y la interna. La clase hace hincapié en la variación de energía interna (ΔU) y cómo se relaciona con el calor absorbido y el trabajo realizado. También se explican las características de los sistemas en equilibrio y las diferencias entre procesos reversibles e irreversibles, destacando como la energía interna es una función de estado, mientras que el calor y trabajo no lo son. Se profundiza en ejemplos de transformaciones en gases ideales y cómo calcular el trabajo y el calor en diferentes situaciones.

収穫

  • ⚡ La energía es la capacidad de realizar trabajo.
  • 📈 La energía interna es clave en termodinámica.
  • 👥 Diferenciar calor y trabajo es crucial.
  • 🔄 Procesos reversibles son ideales, los irreversibles no.
  • 📉 La energía interna no se mide de forma absoluta.
  • 🧪 La energía interna depende de la temperatura.
  • ✏️ ΔU es función de estado, mientras que q y w no lo son.
  • 📊 El primer principio se expresa como ΔU = q - w.
  • 🌀 Transformaciones de gases involucran cambios de energía.
  • ⚖️ La termodinámica estudia sistemas en equilibrio.

タイムライン

  • 00:00:00 - 00:05:00

    Introducción a la segunda parte de la clase de termodinámica 1, centrándose en la energía como capacidad de realizar trabajo en un sistema. Se mencionan componentes como energía potencial, cinética, asociada a la masa y energía interna, siendo esta última la relevante para el estudio.

  • 00:05:00 - 00:10:00

    Se explica que la energía interna no tiene valor absoluto, sino que el interés radica en sus variaciones, siendo esta variación la base del primer principio de la termodinámica, donde la energía total del sistema y el entorno se mantiene constante.

  • 00:10:00 - 00:15:00

    El primer principio de la termodinámica se formula en la ecuación que relaciona el calor, el trabajo realizado por el sistema y la variación de energía interna. Se diferencian las propiedades de estado y los métodos de transferencia de energía.

  • 00:15:00 - 00:20:00

    Se introduce la convención de signos en relación al calor y el trabajo, enfatizando que el calor es positivo si es absorbido por el sistema y negativo si es liberado, mientras que el trabajo tiene un valor positivo cuando es realizado por el sistema y negativo para trabajo sobre el sistema.

  • 00:20:00 - 00:25:00

    Se expande sobre cómo la variación de energía interna es una función de estado, dependiente solamente de los estados inicial y final, a diferencia del trabajo y el calor, que dependen de los caminos tomados.

  • 00:25:00 - 00:30:00

    Se presentan ejemplos sobre cómo la energía interna y sus variaciones se aplican a procesos químicos, explicando que las reacciones que liberan energía tienen una variación de energía interna en función del cambio entre reactivos y productos.

  • 00:30:00 - 00:35:00

    Se discute la relación entre energía interna y energía cinética/potencial a nivel de partículas, enfatizando que solo se pueden medir diferencias y no valores absolutos de energía interna.

  • 00:35:00 - 00:40:00

    Se utilizan conceptos de equilibrio termodinámico, destacando que un sistema en equilibrio tiene estabilidad y uniformidad en propiedades como presión, volumen y temperatura, y la termodinámica solo estudia estados en equilibrio.

  • 00:40:00 - 00:45:00

    Se definen transformaciones entre estados de un sistema y se introduce el concepto de transformaciones reversibles e irreversibles, con ejemplos de cómo estas pueden afectar el trabajo y el calor transferido.

  • 00:45:00 - 00:50:19

    Por último, se describe cómo calcular trabajo en procesos isotérmicos y se compara la diferencia entre procesos reversibles e irreversibles, destacando que en condiciones reversibles se realiza el máximo trabajo posible.

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ビデオQ&A

  • ¿Qué es la energía interna?

    La energía interna es la energía asociada a la masa y a las interacciones de las partículas en un sistema, y es fundamental en el estudio de la termodinámica.

  • ¿Cuál es el primer principio de la termodinámica?

    El primer principio establece que la energía del universo (sistema más entorno) permanece constante, y se puede expresar como ΔU = q - w.

  • ¿Qué diferencia hay entre procesos reversibles e irreversibles?

    Los procesos reversibles son aquellos que pueden volver a su estado inicial sin cambios, mientras que los irreversibles no pueden retroceder sin cambios en el sistema o entorno.

  • ¿Cómo se relacionan calor y trabajo en termodinámica?

    El calor y el trabajo son métodos de transferencia de energía, pero no son funciones de estado, a diferencia de la energía interna.

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    o la de alumnos vamos a comenzar con la
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    segunda parte de la clase de
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    termodinámica 1
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    i
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    [Música]
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    continuamos hablando de energía habíamos
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    dicho que la energía era capacidad de
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    realizar trabajo que posee un sistema
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    y esa energía de energía de un sistema
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    como un todo tendría distintos
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    componentes energía potencial de la
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    referida a la posición que ocupa el
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    sistema
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    en conjunto energía cinética del sistema
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    debido al movimiento que tengan energía
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    asociada a la masa que tiene un sistema
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    es decir está esa energía que se
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    almacena como massa que en reacciones
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    nucleares se transfiere se transforman
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    en energía y por lo tanto no va a ser
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    motivo de estudio de la química
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    tradicional
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    y finalmente energía interna
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    entonces si no tuviera que escribir
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    cuánto vale el valor total de energía
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    que tiene un sistema tendría todos estos
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    componentes de energía asociada a la
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    masa energía cinética del sistema
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    completo energía potencial de todo el
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    sistema y energía interna
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    y dijimos que este término de energía
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    asociada a la masa la vamos a despreciar
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    porque no vamos a estar tratando con
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    reacciones nucleares el de energía
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    cinética del sistema global tampoco lo
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    vamos a tener en cuenta porque el
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    sistema como un todo no se está moviendo
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    imaginemos que estamos tratando con un
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    gas encerrado en un cilindro con un
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    pistón ese conjunto está quieto en el
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    laboratorio ya que no hay variaciones de
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    esa energía de la misma manera tampoco
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    hay variaciones de la energía potencial
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    del sistema como un todo porque está
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    ocupando una posición
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    supongamos en la mesada y va a estar
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    igual antes y después del experimento de
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    la transformación que ocurra lo que me
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    queda es este término que es la energía
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    interna
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    esa energía interna no voy a conocer su
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    valor absoluto pero lo que me interesa
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    en realidad es conocer las variaciones y
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    esas variaciones de energía internas se
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    indican que de esta manera del tae o del
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    tabú del tae es una anotación más
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    antigua pero que puede aparecer todavía
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    en agonía
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    el primer principio de la termodinámica
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    y establece que la energía del universo
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    que el sistema más entorno permanece
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    constante
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    en su forma más tradicional se anuncia a
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    partir de esta ecuación esta ecuación
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    dice que q es igual a w más delta donde
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    es el calor de doble vez el trabajo
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    realizado por el sistema y del tabú es
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    la variación de energía interna del
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    sistema
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    escribir esta ecuación es intuitivo
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    porque uno podría decir lo siguiente
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    cuando a un sistema se le entrega calor
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    y esa energía es transformada para o
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    utilizada para realizar trabajo con un
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    sistema o se almacena como una variación
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    de energía interna y aquí se desprende
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    esta otra ecuación que sería simplemente
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    despertar del tabú que establece que del
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    tabú es la diferencia es www como ya
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    hemos dicho y vamos a volver a insistir
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    wv no son propiedades del sistema son
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    métodos de transferencia de energía
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    existen infinitas formas de ir de un
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    punto a otro a través de distintos
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    caminos que implican distintas
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    cantidades de calor y de trabajo pero la
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    diferencia entre ambos si el punto
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    inicial del punto final es el mismo es
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    siempre la misma igual a delta 1
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    variación de energía interna conclusión
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    la energía interna es una función de
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    estado su variación depende solamente
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    del estado inicial y final mientras que
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    un wv no son funciones de estado porque
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    dependen del camino sí
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    entonces otra manera de enunciar el
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    primer principio de la termodinámica es
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    leer esta fórmula y decir que la
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    variación de la energía interna de un
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    sistema es la diferencia entre el calor
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    transferido del sistema y el trabajo
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    realizado por el sistema
  • 00:04:27
    en esta
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    recordemos entonces que wv son métodos
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    de transferencia de energía
  • 00:04:36
    en esa ecuación
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    hay implícito una convención de signos
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    la convención original
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    es la que les comenté recién que
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    establece que del tabú es igual a q
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    menos w pero lo que muchas veces no está
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    claro
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    es que eso implica elegir la definición
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    de w
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    respecto a la convención de signos
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    o es igual a un valor positivo será
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    obtener un valor positivo cuando es
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    absorbido por el sistema y será un valor
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    negativo cuando es liberado por el
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    sistema
  • 00:05:14
    el trabajo cuando uno escribe del tau de
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    esta manera
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    será positivo cuando es realizado por el
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    sistema y será negativo cuando es
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    realizado sobre el sistema entonces
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    escribir el primer principio de esta
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    manera implica definir el trabajo como
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    está aquí el trabajo generalmente lo que
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    nos va a interesar el trabajo de
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    expansión y aquí para ser simple la
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    explicación voy a suponer que es una
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    transformación la presión constante con
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    lo cual podría definir que el trabajo de
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    expresión externa por delta de volumen
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    ya después volveremos a una nada
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    definición más correcta pero fíjense qué
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    si escribo esto tengo que escribir esta
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    definición de trabajo y acá se va a
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    entender si el sistema realiza trabajo
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    de expansión del tav es un número
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    positivo con lo cual el trabajo escrito
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    así es un número positivo puesto en esta
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    ecuación provoca una disminución de la
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    energía interna
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    la otra manera de escribir el primer
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    principio y por lo tanto define el
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    trabajo y se utilizará como la
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    convención actual en este caso delta uno
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    es igual a q mas w
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    y el sentir sentido es el mismo
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    el calor la convención para el calor y
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    la misma será positiva un número
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    positivo cuando el calor absorbido por
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    el sistema será negativo cuando es líder
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    liberados con existe
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    pero el trabajo
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    se va
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    a cambiar la convención de signos será
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    negativo realizado por el sistema o
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    positivo realizado sobre el sistema y su
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    definición deberá cambiarse y tener un
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    signo negativo delante del trabajo ahora
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    de expansión será menos presión externa
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    por delta de volumen para entender que
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    esto tiene que ser así fíjense si un
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    sistema realiza trabajo es decir se
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    expande de saber un número positivo el
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    trabajo entonces será negativo y puesto
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    en esta ecuación provocará que la
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    energía interna disminuya provocará una
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    disminución de energía interna es decir
  • 00:07:24
    que arribó exactamente a las mismas
  • 00:07:26
    conclusiones lo que uno no no tiene que
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    hacer es mezclar las convenciones pero
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    lo que quiero recalcar que a veces no
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    está claro es que cuando uno habla de
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    convención
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    la convención que va a utilizar el
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    original si elige está la original y
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    elige esta forma entonces el trabajo
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    queda expresado de esta manera y ahí se
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    aplica las convenciones que tienen
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    indicadas en amarillo ahora si escriben
  • 00:07:52
    la el primer principio de esta otra
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    forma en la cual cambiaron el signo aquí
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    entonces el trabajo queda definido con
  • 00:08:01
    un signo negativo y cambia la convención
  • 00:08:03
    de signos para el trabajo
  • 00:08:07
    a mí me resulta más intuitiva la primera
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    por lo cual el resto de la presentación
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    voy a utilizar la convención original
  • 00:08:15
    pero quería aclarar cuál es el
  • 00:08:17
    paralelismo que existe entre ambas
  • 00:08:19
    convenciones y se puede seguir
  • 00:08:21
    perfectamente con cualquiera de las dos
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    siempre y cuando se tenga en cuenta esto
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    que les quiero resaltar
  • 00:08:30
    cambié la convención cambia la
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    definición de trabajo
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    habíamos dicho que una magnitud era una
  • 00:08:40
    variable o una función de estado cuando
  • 00:08:43
    su valor depende únicamente del estado
  • 00:08:45
    del sistema y no de su historia previa
  • 00:08:47
    entonces en una transformación la
  • 00:08:50
    variación de una función de estado
  • 00:08:51
    depende sólo de la diferencia entre los
  • 00:08:53
    valores de los estados inicial y final
  • 00:08:57
    un ejemplo para ya hemos dicho varias
  • 00:09:00
    veces he insistido en que el calor y
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    trabajo no son funciones de estado pero
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    para mostrarlo con un ejemplo
  • 00:09:06
    tomemos este caso
  • 00:09:09
    todos los problemas de termodinámica se
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    pueden plantear como un cambio entre un
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    estado inicial y un estado final es más
  • 00:09:19
    en una práctica aconsejable porque
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    simplifica la comprensión del tema
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    entonces supongamos que mi estado
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    inicial es una pila que está cargada en
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    estado final es esa misma pila
  • 00:09:33
    descargada ahora para hacer ese cambio
  • 00:09:36
    podría hacer varias cosas una podría ser
  • 00:09:39
    por ejemplo conectarlo a una resistencia
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    con lo cual se disipa energía en forma
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    de calor y no se realiza trabajo
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    en el otro caso se conecta a un pequeño
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    molinillo con lo cual por una parte se
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    disipa calor en el motor y por otra
  • 00:09:59
    parte se realiza trabajo al mover es que
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    las aspas o sea que entonces en este
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    caso tengo solamente calor y implicado y
  • 00:10:08
    en este caso tengo las dos tengo calor y
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    trabajo en el canal en los dos casos del
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    taller o del tau variación de energía
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    interna es la misma porque el estado
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    inicial y final del mismo
  • 00:10:19
    entonces esto muestra que hay infinitas
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    formas de pasar de este estado inicial a
  • 00:10:24
    este estado final que incluyen implican
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    diferentes cantidades del calor y de
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    trabajo sin embargo implican siempre la
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    misma variación de energía internas
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    porque es una función de estados
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    mientras que está el oro y trabajo no
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    los otros
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    la energía interna la energía y
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    capacidad para realizar un trabajo o
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    para transferir ítalo
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    es una función de estado no se puede
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    medir en forma absoluta por lo cual se
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    miden diferencias energía interna que es
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    en realidad lo que nos va a hacer de
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    utilidad nos interesa
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    cabe señalar lo siguiente
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    si un proceso va desde un estado inicial
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    en este caso el punto a a un estado
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    final el punto ve a través de un cierto
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    camino y pone en juego una variación de
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    energía interna del tabú uno
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    si ahora se vuelve desde el punto b al
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    punto
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    se pone en juego una variación de
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    energía interna 2 y lo que tiene que
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    ocurrir es que
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    delta 1
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    del tau si uno tiene que ser igual en
  • 00:11:43
    valor absoluto pero el signo opuesto a
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    delta 2 sub 2 es decir la cantidad de
  • 00:11:48
    energía puesta en juego en el pasaje de
  • 00:11:51
    hasta b es la misma que la cantidad de
  • 00:11:53
    energía puesta en juego debe hasta pero
  • 00:11:57
    del signo contrario si eso no fuera así
  • 00:11:59
    quiere decir que el sistema podría ser
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    un sitio cerrado a partir de a grave y
  • 00:12:05
    volverá y entonces que me quede energía
  • 00:12:09
    indisponible eso implicaría crear
  • 00:12:12
    energía a través de un ciclo cerrado eso
  • 00:12:16
    no se logró nunca se buscó muchas veces
  • 00:12:18
    cómo hacer para crear energía para
  • 00:12:21
    obtener la energía a partir de un sitio
  • 00:12:23
    situ cerrado y eso no se logró por lo
  • 00:12:26
    tanto esto podemos asumir que es
  • 00:12:28
    absoluto
  • 00:12:31
    y representa el primer principio de la
  • 00:12:33
    termodinámica en definitiva
  • 00:12:36
    aplicado este concepto a una reacción
  • 00:12:39
    química tomemos como ejemplo la reacción
  • 00:12:42
    química de información del agua donde
  • 00:12:45
    hidrógeno y oxígeno reaccionan para dar
  • 00:12:47
    de agua en este caso agua en estado
  • 00:12:50
    gaseoso
  • 00:12:52
    los reactivos tendrían una energía
  • 00:12:54
    interna superior a los productos en este
  • 00:12:57
    caso y cuando se produce la reacción se
  • 00:13:00
    libera energía es decir vierta aún es
  • 00:13:02
    menor que cero es una reacción externo
  • 00:13:04
    ni k libera energía pero si planteará el
  • 00:13:08
    camino inverso
  • 00:13:10
    desde el agua gaseosa para formar
  • 00:13:13
    descomponerlo a sus elementos de acuerdo
  • 00:13:16
    a lo que acabamos de ver en la
  • 00:13:17
    diapositiva anterior del tau tendría el
  • 00:13:21
    mismo valor absoluto pero el signo
  • 00:13:23
    opuesto así que entonces si el primer
  • 00:13:24
    proceso liberaba energía el segundo
  • 00:13:27
    proceso absorber exactamente la misma
  • 00:13:29
    cantidad de energía
  • 00:13:32
    el cambio de energía interna lo voy a
  • 00:13:35
    plantear como una diferencia entre
  • 00:13:39
    energía interna del estado final menos
  • 00:13:42
    la energía interna del estado inicial
  • 00:13:44
    que en mi ejemplo mientras una reacción
  • 00:13:46
    química sería la energía interna de los
  • 00:13:49
    productos menos la energía interna de
  • 00:13:51
    los reactivos
  • 00:13:57
    en la clase anterior yo dice que la
  • 00:14:00
    termodinámica no permite no no no parte
  • 00:14:04
    de un modelo atómico determinado
  • 00:14:07
    no lo necesitas sin embargo podríamos
  • 00:14:11
    este
  • 00:14:12
    y tratar de darle un sentido a cuáles
  • 00:14:16
    aunque se relaciona esa variación de la
  • 00:14:19
    gente
  • 00:14:21
    la energía interna del sistema incluye
  • 00:14:24
    la energía cinética y potencial de todas
  • 00:14:27
    las partículas que conforman el sistema
  • 00:14:28
    decir de todas las moléculas de los
  • 00:14:30
    átomos las partículas subatómicas que
  • 00:14:32
    constituyen el sistema sino podríamos
  • 00:14:34
    decir que la energía interna de un
  • 00:14:36
    sistema es igual a la energía cinética
  • 00:14:38
    interna más la energía potencial interna
  • 00:14:41
    sería de todas las partículas que lo
  • 00:14:43
    conforman y esta energía potencial se
  • 00:14:46
    refiere a la energía potencial que tiene
  • 00:14:48
    las partículas debido a la interacción
  • 00:14:49
    entre ellos
  • 00:14:51
    cuando cambie la energía interna que es
  • 00:14:53
    por qué cambian estos palancas
  • 00:14:56
    una molécula por ejemplo tiene diversos
  • 00:15:00
    diversos modos de distribuir la energía
  • 00:15:02
    diversos modos de traslación rotación
  • 00:15:06
    vibración las es que las partículas los
  • 00:15:12
    átomos que conforman la molécula
  • 00:15:14
    presentan fuerzas intra moleculares pero
  • 00:15:18
    también presentan fuerzas inter
  • 00:15:20
    moleculares todos estos estos modos de
  • 00:15:23
    distribuir la energía están incluidos en
  • 00:15:24
    la energía interna de esa sustancia
  • 00:15:29
    de la cual se pueden determinar
  • 00:15:30
    solamente variaciones en vez del valor
  • 00:15:33
    absoluto y eso es lo que tiene
  • 00:15:35
    significación física
  • 00:15:42
    habíamos dicho que la termodinámica
  • 00:15:44
    estudia analiza estados en equilibrio
  • 00:15:47
    las características del sistema en
  • 00:15:49
    equilibrio ya las mencionamos en la
  • 00:15:51
    clase anterior pero brevemente implican
  • 00:15:54
    que el sistema en equilibrio tiene
  • 00:15:57
    estabilidad mecánica tiene estabilidad
  • 00:16:00
    química es decir una composición química
  • 00:16:02
    uniforme y también tiene equilibrio
  • 00:16:04
    térmico es decir tienen una temperatura
  • 00:16:07
    uniforme en todo el sistema e idéntica a
  • 00:16:10
    la de sus alrededores o entorno si eso
  • 00:16:12
    no fuera así habría un intercambio de
  • 00:16:14
    energía y entonces el sistema ya no
  • 00:16:16
    estaría increíble estaría un estado
  • 00:16:17
    determinado
  • 00:16:20
    podríamos decir entonces que un sistema
  • 00:16:22
    está en equilibrio de termodinámica
  • 00:16:23
    cuando no se observa ningún cambio sus
  • 00:16:25
    propiedades dinámicas a través del bien
  • 00:16:28
    esas propiedades son expresión volumen
  • 00:16:30
    temperatura composición
  • 00:16:36
    y la termodinámica trata solamente de
  • 00:16:38
    estado riki
  • 00:16:39
    en esa en esos estados las variables
  • 00:16:42
    tienen valores constantes de uniforme en
  • 00:16:44
    todo el sistema
  • 00:16:45
    es decir
  • 00:16:48
    y la termodinámica va a analizar un
  • 00:16:50
    sistema que está en un estado de
  • 00:16:52
    equilibrio
  • 00:16:53
    y puede ser que permanezca así
  • 00:16:56
    y que se transforme a otro estado de
  • 00:16:59
    equilibrio y lo que analiza son las
  • 00:17:01
    diferencias de estas funciones de ésta
  • 00:17:13
    transformaciones de un sistema
  • 00:17:16
    un sistema sufre una transformación
  • 00:17:21
    cuando como mínimo cambia el valor de
  • 00:17:23
    una variable de estado en el sistema a
  • 00:17:25
    lo largo del tiempo por ejemplo cambia
  • 00:17:28
    la presión cambia la presión en una
  • 00:17:31
    cantidad finita llamemos del tape
  • 00:17:34
    destape sería la diferencia de presión
  • 00:17:36
    por ejemplo presión final menos presión
  • 00:17:38
    inicial y este del tape implica una
  • 00:17:41
    variación medibles del orden de lo que
  • 00:17:44
    estamos acostumbrados a ver en las
  • 00:17:45
    transformaciones de laboratorio
  • 00:17:49
    pero podría ocurrir que el estado final
  • 00:17:52
    sea muy próximo al estado inicial en ese
  • 00:17:57
    caso la transformación que sea que se
  • 00:17:59
    pone en juego es una transformación
  • 00:18:01
    infinitesimal decir de muy pequeña y las
  • 00:18:04
    variables de estados van a cambiar en
  • 00:18:06
    cantidades también muy pequeñas sabemos
  • 00:18:08
    las cantidades infinitesimales entonces
  • 00:18:10
    por ejemplo
  • 00:18:13
    hablaría de una transformación
  • 00:18:15
    infinitesimal si la presión cambia en un
  • 00:18:18
    diferencial de presión este diferencial
  • 00:18:20
    de presión para darle un sentido físico
  • 00:18:24
    más que matemático sería una variación
  • 00:18:26
    de presión muy pequeña cuando esta
  • 00:18:28
    variación de presión tiende a cero
  • 00:18:30
    cuando esta variación de presión tiende
  • 00:18:32
    a cero digo que es un diferencial de
  • 00:18:34
    presión
  • 00:18:39
    transformaciones reversibles e
  • 00:18:42
    irreversibles
  • 00:18:44
    una transformación es reversible
  • 00:18:47
    cuando se realiza mediante una sucesión
  • 00:18:49
    de estados de equilibrio
  • 00:18:52
    un proceso cuasi estático
  • 00:18:55
    del sistema con su entorno y es posible
  • 00:18:58
    de volver al sistema y su entorno al
  • 00:19:00
    estado inicial por el mismo camino es
  • 00:19:02
    decir el sistema bulos evoluciona
  • 00:19:05
    cambiando sus variables pero en todo
  • 00:19:07
    momento sus variables son conocidas y en
  • 00:19:11
    todo momento las variables del sistema y
  • 00:19:15
    del entorno difieren en cantidades
  • 00:19:17
    infinitesimales un proceso de tal
  • 00:19:20
    naturaleza muchas veces está idealizado
  • 00:19:23
    las transformaciones que ocurren
  • 00:19:26
    normalmente son de otra y otros kilos de
  • 00:19:28
    otra índole
  • 00:19:31
    en los procesos reversibles el sistema
  • 00:19:33
    nunca se desplaza más que
  • 00:19:34
    diferencialmente de su equilibrio
  • 00:19:36
    interno o con su entorno una ayuda para
  • 00:19:41
    distinguir cuando estoy en presencia del
  • 00:19:43
    proceso reversible es cuando las
  • 00:19:44
    variables de estado del sistema y del
  • 00:19:46
    entorno difieren solamente en infinitos
  • 00:19:51
    son prácticamente iguales
  • 00:19:54
    cuando no se cumple con esta condición
  • 00:19:57
    entonces se dice que la transformación
  • 00:19:59
    es irreversible
  • 00:20:04
    para continuar la clase vamos a hablar
  • 00:20:06
    de transformaciones con gases así que
  • 00:20:08
    repasemos un poco qué tipo de
  • 00:20:10
    transformaciones se pueden hacer en
  • 00:20:12
    estos gráficos de presión versus volumen
  • 00:20:15
    se puede hacer una transformación
  • 00:20:16
    manteniendo la presión constante con lo
  • 00:20:19
    cual la transformación sería isobárica o
  • 00:20:22
    manteniendo el volumen constante y
  • 00:20:24
    entonces sería un proceso histórico o
  • 00:20:27
    manteniendo la temperatura constante
  • 00:20:29
    como
  • 00:20:30
    se fue en gases entonces sería un
  • 00:20:33
    proceso isotérmico
  • 00:20:35
    y también podría ser un proceso en el
  • 00:20:37
    cual
  • 00:20:40
    no se intercambia calor entonces cuando
  • 00:20:43
    en el proceso de cero la temperatura
  • 00:20:46
    cambia
  • 00:20:49
    el proceso se dice que es a diabético
  • 00:20:53
    esta curva iría cortando distintas
  • 00:20:57
    isotermas por eso la temperatura va a
  • 00:20:59
    cambiar
  • 00:21:03
    analicemos el siguiente gráfico
  • 00:21:07
    tengo un
  • 00:21:11
    un sistema que está en la condición 1 a
  • 00:21:15
    una cierta presión un cierto volumen y
  • 00:21:17
    una cierta temperatura
  • 00:21:24
    supongamos que la temperatura del
  • 00:21:27
    entorno se hace superior a la
  • 00:21:30
    temperatura del sistema en un infinite
  • 00:21:33
    100
  • 00:21:34
    es decir
  • 00:21:36
    solamente en un infinito
  • 00:21:39
    si el sistema que aquí estaría en
  • 00:21:41
    equilibrio con el entorno ahora se
  • 00:21:44
    enfrenta con una condición donde el
  • 00:21:48
    entorno
  • 00:21:49
    tiene una temperatura mayor entonces el
  • 00:21:53
    sistema absorbería a calor absorbería
  • 00:21:55
    calor y esa energía
  • 00:21:59
    se traduciría en una variación de
  • 00:22:01
    volumen en una pequeña variación de
  • 00:22:04
    volumen
  • 00:22:05
    cuando aumenta la temperatura la presión
  • 00:22:08
    del sistema se va a volver superior a la
  • 00:22:11
    presión externa entonces el sistema se
  • 00:22:13
    expande cuando se expande provoca una
  • 00:22:16
    pequeña variación de volumen diferencial
  • 00:22:18
    ve y vuelve a quedar en equilibrio con
  • 00:22:20
    el entorno
  • 00:22:22
    si ahora hago modificó nuevamente las
  • 00:22:26
    condiciones del entorno para volver a
  • 00:22:28
    ser
  • 00:22:30
    la temperatura superior a la del sistema
  • 00:22:33
    en un diferencial te vuelvo a tener el
  • 00:22:35
    mismo ciclo y entonces el sistema se
  • 00:22:37
    iría expandiendo a través de infinitas
  • 00:22:41
    etapas de equilibrio a través de un
  • 00:22:44
    proceso cuasi estático donde
  • 00:22:45
    prácticamente no vería cambio excepto la
  • 00:22:48
    del cambio de volumen y de temperatura
  • 00:22:51
    pero la presión permanecería constante
  • 00:22:53
    lo que estaría representando esto sería
  • 00:22:56
    una expansión reversible que
  • 00:23:00
    analizaremos con detalle en un momento
  • 00:23:02
    porque fíjense qué
  • 00:23:05
    inicialmente la presión externa era
  • 00:23:07
    igual a p 1 y ahora el gas se está
  • 00:23:09
    expandiendo contra esa misma presión
  • 00:23:12
    eso es posible solamente planteando que
  • 00:23:15
    el proceso de reversible
  • 00:23:22
    utilicemos esto para aclarar algo más
  • 00:23:25
    dijimos que los procesos una
  • 00:23:26
    característica de los procesos
  • 00:23:27
    reversibles era que su dirección se
  • 00:23:30
    podía invertir en cualquier momento
  • 00:23:31
    variando las condiciones en cantidades
  • 00:23:34
    infinitesimales si en cualquier momento
  • 00:23:37
    de este proceso se hiciera que la
  • 00:23:39
    temperatura del entorno fuera de menos
  • 00:23:43
    diferencial de t es decir se enfriará en
  • 00:23:46
    un diferencial de t entonces ahora el
  • 00:23:49
    sistema en vez de expandirse se contrae
  • 00:23:51
    y este proceso vuelve sobre sus propios
  • 00:23:54
    pasos exactamente igual que antes esa es
  • 00:23:57
    una característica de los procesos
  • 00:23:58
    irreversibles pero frente a la
  • 00:24:01
    dificultad para identificar lo recuerden
  • 00:24:04
    otras cosas que mencioné las los
  • 00:24:07
    parámetros las funciones de estados del
  • 00:24:09
    sistema y del entorno difieren en un
  • 00:24:12
    infinitesimal y si son prácticamente
  • 00:24:13
    iguales y eso pasa fíjense con la
  • 00:24:15
    temperatura y con la presión
  • 00:24:18
    así que estoy en presencia de un proceso
  • 00:24:20
    reversible
  • 00:24:30
    si ahora
  • 00:24:32
    quisiera
  • 00:24:34
    tiene en condiciones de temperatura
  • 00:24:37
    constante hiciera que la presión externa
  • 00:24:42
    partamos de nuevo el mismo punto del
  • 00:24:44
    punto 1 en este punto las presiones del
  • 00:24:46
    gas lp 1 y la presión externa es pero no
  • 00:24:48
    por eso el sistema está en equilibrio y
  • 00:24:50
    está a una cierta temperatura de 1 ahora
  • 00:24:52
    supongamos que hago que la presión
  • 00:24:55
    externa difiera disminuya
  • 00:24:58
    en diferencial pero lo podría sacar de
  • 00:25:01
    acá expresión externa igual la presión
  • 00:25:02
    del gas menos diferencial es decir
  • 00:25:04
    redujo la presión si reduzco la presión
  • 00:25:06
    el gas se expande necesariamente se
  • 00:25:11
    expande
  • 00:25:13
    en un diferencial de volumen manteniendo
  • 00:25:16
    la temperatura constante si vuelvo a
  • 00:25:18
    bajar la presión en un diferencial p
  • 00:25:21
    pasa exactamente lo mismo y entonces el
  • 00:25:23
    gas iría progresando a través de esta de
  • 00:25:26
    esta isoterma expandiéndose en
  • 00:25:28
    condiciones isotérmicas
  • 00:25:31
    nuevamente fíjense que la presión del
  • 00:25:34
    sistema y la presión del entorno
  • 00:25:36
    difieren en un diferencial de p eso es
  • 00:25:39
    característico de un proceso reversible
  • 00:25:40
    así que estaría hablando de una
  • 00:25:42
    expansión reversible de un gas ideal a
  • 00:25:45
    temperatura constante que lo vamos a
  • 00:25:48
    analizar entre
  • 00:25:52
    cómo sería la expansión irreversible de
  • 00:25:55
    un gas ideal la temperatura constante
  • 00:25:59
    la expansión irreversible sería cambiar
  • 00:26:04
    partamos de nuevo y el punto inicial
  • 00:26:06
    presión del sistema p 1 presión del
  • 00:26:10
    entorno de 1 si ahora bajará esa presión
  • 00:26:13
    externa bruscamente hasta pedos
  • 00:26:18
    entonces el sistema digamos estaría a la
  • 00:26:22
    presión p 1 y el entorno estaría a la
  • 00:26:25
    presión p 2 con lo cual el sistema se
  • 00:26:27
    expande violentamente hasta alcanzar la
  • 00:26:30
    presión p 2 fíjense que el estado
  • 00:26:33
    inicial y final caen nuevamente sobre
  • 00:26:36
    los mismos puntos de la transformación
  • 00:26:38
    reversible que mencioné hace un momento
  • 00:26:41
    es decir caen a la misma temperatura
  • 00:26:43
    pero ahora realizó un proceso
  • 00:26:49
    y reversible una forma de darme cuenta
  • 00:26:54
    fácilmente que eso es así es porque la
  • 00:26:56
    presión del gas
  • 00:26:58
    digamos la presión del entorno difirió
  • 00:27:01
    al inicio de forma muy grande con
  • 00:27:04
    respecto a la presión del gas y eso se
  • 00:27:08
    mantuvo durante todo el proceso además
  • 00:27:10
    otra característica es que yo no sé
  • 00:27:12
    exactamente cuál es la presión del gas
  • 00:27:14
    en todo el proceso lo que conozco la
  • 00:27:17
    presión del entorno pero no la presión
  • 00:27:19
    del gas
  • 00:27:20
    mientras que en un proceso reversible
  • 00:27:22
    conozco exactamente cómo va variando las
  • 00:27:26
    todas las funciones de estado del
  • 00:27:28
    sistema porque se va manteniendo en
  • 00:27:30
    equilibrio
  • 00:27:31
    y va evolucionando a través de esas
  • 00:27:34
    múltiples etapas de equilibrio en
  • 00:27:35
    condiciones pues estáticas
  • 00:27:38
    este se dio entonces una forma de
  • 00:27:40
    representar una expansión irreversible y
  • 00:27:43
    de un gas ideal la temperatura constante
  • 00:27:51
    como se calcularía el este
  • 00:27:55
    el trabajo de volumen en una expansión
  • 00:27:57
    reversible de un gas ideal a presión
  • 00:27:59
    constante el primer caso que vimos
  • 00:28:04
    de nuevo tengo mi sistema en las
  • 00:28:07
    condiciones 1 presiono 1 volumen 1
  • 00:28:09
    temperatura 1 voy a realizar una
  • 00:28:12
    expansión reversible es decir voy a
  • 00:28:15
    mantener constante la presión
  • 00:28:21
    para lo cual necesariamente tendréis que
  • 00:28:25
    ir aumentando la temperatura del gas
  • 00:28:26
    para que evolucione para que se pueda
  • 00:28:29
    expandir
  • 00:28:32
    hasta alcanzar la temperatura de 2
  • 00:28:39
    el primer principio de la termodinámica
  • 00:28:40
    recuerden que estoy usando la convención
  • 00:28:43
    antigua con la cual es igual a trabajo
  • 00:28:46
    más del tabú o lo que es lo mismo del
  • 00:28:48
    tabú es igual a q - w y por lo tanto si
  • 00:28:51
    usó esa convención entonces el trabajo
  • 00:28:54
    es igual a p presión externa por
  • 00:28:56
    diferencial de volumen y acá tengo
  • 00:28:59
    fíjense la verdadera definición de
  • 00:29:01
    trabajo que se hace en términos de
  • 00:29:03
    diferenciales ya no tengo necesidad de
  • 00:29:06
    considerar que la presión es constante
  • 00:29:07
    está la la definición de trabajo
  • 00:29:10
    diferencial de trabajo es igual a
  • 00:29:13
    presión externa por diferencial de
  • 00:29:15
    volumen
  • 00:29:18
    y representaría
  • 00:29:21
    la pequeña cantidad la cantidad
  • 00:29:24
    infinitesimal de trabajo realizada
  • 00:29:26
    cuando el sistema se expande una un
  • 00:29:30
    diferencial de volumen frente a unas
  • 00:29:33
    presiones externas observen que en la
  • 00:29:36
    definición de trabajo aparece la presión
  • 00:29:38
    externa es decir para que pueda haber
  • 00:29:40
    trabajo de expansión tiene que haber una
  • 00:29:42
    presión externa distinta de cero si esa
  • 00:29:44
    presión externa valiera cero el sistema
  • 00:29:46
    podrá expandirse pero no hace trabajo
  • 00:29:52
    para calcular el trabajo total lo que
  • 00:29:55
    debo hacer es integrar esta ecuación es
  • 00:29:58
    decir hacer la integral expresión
  • 00:30:00
    externa diferencial de volumen
  • 00:30:03
    en mi ejemplo
  • 00:30:06
    la presión externa se mantiene constante
  • 00:30:09
    entonces puedo sacarlo de la integral y
  • 00:30:13
    me queda que el trabajo expresión
  • 00:30:15
    externa orden está de volumen así que
  • 00:30:17
    entonces cuando uno ve escrito esto es
  • 00:30:19
    porque está suponiendo que la presión se
  • 00:30:21
    mantuvo constante la verdadera
  • 00:30:23
    definición de trabajo es la que está
  • 00:30:25
    resaltada aquí en amarillo en
  • 00:30:27
    condiciones en escrito como ecuación
  • 00:30:29
    diferencial
  • 00:30:34
    podría decir entonces que como esto se
  • 00:30:36
    realizó en condiciones reversibles voy a
  • 00:30:39
    indicarlo acá y el trabajo reversible
  • 00:30:41
    será igual a la presión externa que es
  • 00:30:44
    igual que 1 por delta bd está vez será
  • 00:30:47
    volumen final menos inicial que en mi
  • 00:30:48
    ejemplo es el volumen 2 menos volumen
  • 00:30:51
    una aclaración que quisiera hacer
  • 00:30:53
    respecto de esto es que
  • 00:30:55
    gráficamente
  • 00:30:58
    esta cuenta trabajo igual a presión uno
  • 00:31:01
    por b dos menos de uno es igual a
  • 00:31:03
    fíjense que uno es este este lado
  • 00:31:07
    del rectángulo y b2 b1 es este otro lado
  • 00:31:10
    es decir esto es lado por lado
  • 00:31:14
    eso me da el área así que entonces el
  • 00:31:16
    trabajo en un diagrama de presión ver su
  • 00:31:18
    columna en línea representada por un
  • 00:31:19
    área debajo de la curva de presión
  • 00:31:22
    externas
  • 00:31:24
    el trabajo que el área sombreada en rosa
  • 00:31:28
    indica entonces o es igual al trabajo
  • 00:31:31
    realizado en forma reversible desde el
  • 00:31:36
    volumen 1 el volumen 2 cuando la presión
  • 00:31:38
    externa es igual a 1
  • 00:31:46
    cuánto valdría los otros parámetros
  • 00:31:49
    bueno para eso qué es lo que se conozco
  • 00:31:54
    conozco cuánto o cuánto vale del tav por
  • 00:31:56
    el primer principio sé que es q menos w
  • 00:31:58
    y recién calculé el trabajo el trabajo
  • 00:32:01
    reversible que esté 1 por b 2 - b 1
  • 00:32:06
    ahora si la presión es constante la
  • 00:32:09
    cantidad de calor puesta en juego es
  • 00:32:11
    igual a la capacidad calorífica de
  • 00:32:13
    presión constante por delta t por
  • 00:32:15
    simplicidad vamos a suponer que estoy
  • 00:32:17
    tratando con un molde gas y que esta es
  • 00:32:20
    la capacidad calorífica molar entonces
  • 00:32:22
    el calor puesto en juego la presión
  • 00:32:24
    constante será la capacidad calorífica
  • 00:32:26
    la presión constante por delta t
  • 00:32:30
    uso la nomenclatura reversible porque
  • 00:32:33
    estoy haciendo un proceso reversible por
  • 00:32:36
    lo que discutimos anteriormente
  • 00:32:38
    del trate de cerati 2 menos de 1
  • 00:32:42
    así que entonces
  • 00:32:44
    en la diapositiva anterior calculé
  • 00:32:47
    cuánto valía el trabajo
  • 00:32:49
    reversible y en esta cuánto vale el
  • 00:32:52
    calor
  • 00:32:53
    entonces reemplazando en la ecuación del
  • 00:32:56
    primer principio me queda que del tabú
  • 00:32:58
    es igual a la sumatoria de q sería la
  • 00:33:02
    diferencia mejor dicho de cursos para
  • 00:33:03
    que se supere por todo menos t 1
  • 00:33:07
    - el trabajo que es de 1 x 2 - bv
  • 00:33:13
    esa sería la expresión con la cual
  • 00:33:15
    podría calcular entonces todo lo que me
  • 00:33:17
    interesa y está referido al primer
  • 00:33:20
    principio
  • 00:33:25
    cómo sería qué
  • 00:33:28
    como hubiera sido una transformación
  • 00:33:32
    irreversible que involucrará a los dos
  • 00:33:34
    estados
  • 00:33:36
    anteriores al estado inicial y al estado
  • 00:33:38
    final aquí fíjense que todavía en este
  • 00:33:41
    punto es el estado inicial
  • 00:33:42
    este es el estado final y debajo de la
  • 00:33:45
    figura en rosa está lo que vimos recién
  • 00:33:48
    el trabajo reversible cuánto valen y el
  • 00:33:51
    trabajo reversible que era el área
  • 00:33:52
    debajo de esa de esa recta de expresión
  • 00:33:56
    bueno qué pasaría ahora si yo hiciera
  • 00:33:59
    una expansión irreversible de un gas
  • 00:34:01
    ideal a presión constante bueno si es
  • 00:34:04
    irreversible lo que voy a tener que
  • 00:34:06
    hacer es a partir del punto inicial en
  • 00:34:08
    el cual la presión del gas y del entorno
  • 00:34:10
    son idénticas y por eso está en
  • 00:34:12
    equilibrio bajar bruscamente la presión
  • 00:34:16
    bajarla hasta algún valor por ejemplo p
  • 00:34:18
    3
  • 00:34:20
    observen que p 3 y p 1 son
  • 00:34:23
    significativamente distintas antes las
  • 00:34:26
    presiones diferían en un infinite sino
  • 00:34:28
    que eso me ayudaba a reconocer que
  • 00:34:30
    estaba en presencia de la presencia del
  • 00:34:32
    proceso reversible en este caso la
  • 00:34:34
    diferencia entre ambas variables son
  • 00:34:36
    notorias con lo cual esto ya está
  • 00:34:38
    hablando de un proceso irreversible
  • 00:34:41
    y realizando este proceso supongamos que
  • 00:34:45
    puedo bajar bruscamente la presión
  • 00:34:49
    sin que haya una variación de volumen
  • 00:34:53
    esto solo podría ser porque por ejemplo
  • 00:34:55
    podría tener encerrado el gas en un
  • 00:34:57
    cilindro con un pistón a la presión que
  • 00:34:59
    uno presión externa p1 poner unas trabas
  • 00:35:01
    en la tapa del
  • 00:35:05
    pistón
  • 00:35:08
    va a cambiar la presión externa por
  • 00:35:10
    ejemplo sacar peso y bajar la presión
  • 00:35:12
    externa hasta el valor de 3 o sea que
  • 00:35:15
    tendría la presión externa petr es menor
  • 00:35:19
    que la presión fue uno donde suelte las
  • 00:35:22
    trabas de ese pitón sale disparado
  • 00:35:26
    y se expande del gas hasta este vuelta
  • 00:35:29
    hasta este valor
  • 00:35:33
    ahora cuando alcance donde he puesto
  • 00:35:37
    para poder llegar a la misma condiciones
  • 00:35:39
    he puesto otro tope es decir permito que
  • 00:35:42
    el gas se expanda hasta el volumen 2
  • 00:35:44
    ahora para retomar la condición del
  • 00:35:48
    problema inicial debería calentar el gas
  • 00:35:50
    a volumen constante hasta el punto 2
  • 00:35:53
    entonces tengo la transformación en tres
  • 00:35:57
    pasos un primer paso y yoko rico un
  • 00:36:00
    segundo paso a presión constante y una
  • 00:36:03
    expansión irreversible y después tengo
  • 00:36:06
    un calentamiento también hizó cónico a
  • 00:36:09
    volumen constante en las dos etapas que
  • 00:36:12
    ocurren a volumen constante no se
  • 00:36:15
    realiza trabajo eso lo puedo ver en la
  • 00:36:17
    definición de trabajo fíjense trabajo
  • 00:36:20
    dijimos que la diferencial
  • 00:36:22
    expresión externa por diferencial de
  • 00:36:24
    volumen si el volumen es constante este
  • 00:36:27
    término vale 0 no varía con lo cual el
  • 00:36:30
    trabajo aparece en cualquier proceso que
  • 00:36:32
    se realiza a volumen constante el
  • 00:36:34
    trabajo de expansión vale 0 en en cambio
  • 00:36:37
    en esta etapa que se hace a presión
  • 00:36:38
    constante el trabajo
  • 00:36:41
    vale presión externa que como es
  • 00:36:44
    constante los ajos de la integral por la
  • 00:36:47
    integral de diferencial e integral de
  • 00:36:49
    diferencia al 9 es de entre los dos
  • 00:36:51
    límites que serían b2 y b12 es delta vez
  • 00:36:54
    entonces me queda que el trabajo
  • 00:36:56
    irreversible es p 3 que es esta presión
  • 00:36:59
    por b 2 - veo uno que es rentable
  • 00:37:06
    como el tau es una función de estado
  • 00:37:10
    y yo partí del mismo punto que antes y
  • 00:37:14
    llegué al mismo punto que antes entonces
  • 00:37:17
    del tau vale lo mismo que para el
  • 00:37:19
    proceso reversible y tengo este valor
  • 00:37:22
    que ustedes lo pueden que fue que
  • 00:37:24
    obtuvimos en la diapositiva anterior
  • 00:37:27
    entonces ahora sí conozco cuántos vales
  • 00:37:29
    del tau y conozco cuánto vale el trabajo
  • 00:37:31
    irreversible podría calcular cuánto vale
  • 00:37:34
    el calor vuestro juego en forma
  • 00:37:36
    irreversible lo despejó de acá el calor
  • 00:37:40
    es igual a delta u más w es decir el
  • 00:37:42
    calor no irreversible es del tau más el
  • 00:37:44
    trabajo irreversible así que entonces
  • 00:37:46
    tengo nuevamente todos los páramos
  • 00:37:49
    de esto de este proceso lo que quiero
  • 00:37:51
    destacar es la idea de que delta de
  • 00:37:54
    función de estado entonces si elijo los
  • 00:37:57
    mismos puntos iniciales y finales de dos
  • 00:37:59
    transformaciones
  • 00:38:02
    tendrán la misma variación de energía
  • 00:38:03
    interna
  • 00:38:05
    también quiero destacar la definición de
  • 00:38:08
    trabajo y el hecho de que no se hace
  • 00:38:10
    trabajo cuando el volumen es constante
  • 00:38:18
    analicemos otro caso la expansión
  • 00:38:20
    isotérmica reversible de un casillero
  • 00:38:26
    ahí tengo dibujada um isoterma
  • 00:38:29
    un punto inicial
  • 00:38:32
    y un punto de final
  • 00:38:38
    nuevamente
  • 00:38:41
    nuevamente
  • 00:38:44
    tenemos la ecuación de primer principio
  • 00:38:48
    y la definición de trabajo
  • 00:38:52
    entonces diferencial de trabajo
  • 00:38:54
    expresión externa diferencial de volumen
  • 00:38:56
    es la definición del trabajo no hay
  • 00:38:57
    ninguna suposición el trabajo total va a
  • 00:39:00
    ser la sumatoria de todas estas pequeñas
  • 00:39:02
    etapas es decir la integral de
  • 00:39:04
    diferencial w que es la integral de
  • 00:39:07
    presión externa diferencial debe hasta
  • 00:39:09
    aquí tampoco hay ninguna suposición
  • 00:39:12
    ahora supongamos que el proceso es
  • 00:39:13
    reversible si el proceso es reversible y
  • 00:39:17
    estoy hablando de una expansión entonces
  • 00:39:20
    quiere decir que la presión externa es
  • 00:39:22
    igual a la presión del gas menos un
  • 00:39:25
    diferencial de expresión es decir es
  • 00:39:26
    menor por eso se expande
  • 00:39:31
    aquí no lo puse pero podría reemplazar
  • 00:39:35
    presión externa por pm e/p en esta
  • 00:39:38
    ecuación
  • 00:39:40
    desarrollarlo y me quedaría el producto
  • 00:39:43
    de dos diferenciales diferencial p por
  • 00:39:45
    diferencial ver ese producto es
  • 00:39:48
    despreciado
  • 00:39:49
    entonces me quedé aquí está integral es
  • 00:39:52
    directamente p diferencial b
  • 00:39:56
    observen la diferencia en este caso
  • 00:39:59
    expresiones externas porque es la
  • 00:40:01
    definición de trabajo en este caso es la
  • 00:40:04
    presión del gas lo que estoy diciendo es
  • 00:40:07
    que la presión externa es prácticamente
  • 00:40:09
    igual a la presión del gas por ser un
  • 00:40:11
    proceso de reversible entonces lo puedo
  • 00:40:13
    reemplazar
  • 00:40:16
    ahora voy a hacer otra suposición voy a
  • 00:40:18
    suponer que el gas es ideal y que estoy
  • 00:40:20
    a temperatura constante si el gas es
  • 00:40:23
    ideal puedo utilizar la ecuación de los
  • 00:40:25
    gases ideales y la presión será entonces
  • 00:40:28
    n por el reporte sobre b puede
  • 00:40:30
    reemplazar por en rt sobre b diferencial
  • 00:40:34
    ver si ahora supongo que la temperatura
  • 00:40:36
    es constante entonces sacó todo lo que
  • 00:40:39
    es constante de la integral saco en el
  • 00:40:41
    número de moles r de la constante de los
  • 00:40:43
    gases y tiene la temperatura absoluta y
  • 00:40:45
    me queda para resolver la integral entre
  • 00:40:48
    b1 y b2 de diferencial vez sobre b
  • 00:40:51
    y se integral
  • 00:40:52
    es igual
  • 00:40:55
    nrc un logaritmo natural de b 2 sobre b
  • 00:41:00
    1
  • 00:41:02
    nuevamente el trabajo viene representado
  • 00:41:07
    por el área sombreada en celeste decir
  • 00:41:09
    el área debajo de la curva así que
  • 00:41:11
    entonces esta área debajo de la curva
  • 00:41:13
    representa el trabajo reversible que se
  • 00:41:17
    puede realizar
  • 00:41:19
    a la temperatura de 1 entre el volumen 1
  • 00:41:23
    y el volumen 2
  • 00:41:32
    cómo calcular los otros parámetros
  • 00:41:36
    sin dijimos que el trabajo reversible
  • 00:41:38
    era nr t1 logaritmo natural de vido
  • 00:41:40
    sobre b
  • 00:41:42
    también tenemos el enunciado del primer
  • 00:41:45
    principio que me dice que el tabú iguala
  • 00:41:46
    q menos w
  • 00:41:48
    supusimos que estábamos trabajando con
  • 00:41:51
    un gas ideal a temperatura constante
  • 00:41:55
    para unas ideal 1 tomic o
  • 00:42:00
    la única energía que tiene es energía
  • 00:42:03
    cinética
  • 00:42:05
    y esa energía cinética depende solamente
  • 00:42:10
    de la temperatura
  • 00:42:13
    entonces eso lo vieron en la teoría
  • 00:42:16
    cinética de los gases así que entonces
  • 00:42:19
    para un gas ideal la energía cinética
  • 00:42:21
    depende solamente de la energía interna
  • 00:42:24
    es igual a la energía cinética de la
  • 00:42:25
    energía cinética depende solamente de la
  • 00:42:27
    temperatura o sea que si yo no cambio la
  • 00:42:29
    temperatura la energía interna no cambia
  • 00:42:32
    por lo tanto del tau vale cero en
  • 00:42:35
    cualquier proceso isotérmico de un gas
  • 00:42:37
    ideal del tau vale ese entonces
  • 00:42:41
    reemplazando
  • 00:42:43
    tengo que curre ver si q estoy
  • 00:42:46
    despejando de esta ecuación y lo voy a
  • 00:42:48
    llamar reversible porque lo hice a
  • 00:42:49
    través de un proceso reversible q
  • 00:42:51
    reversibles era del tabú más trabajo
  • 00:42:53
    reversible
  • 00:42:55
    por ser por lo que acabamos de decir por
  • 00:42:57
    ser un gas ideal la temperatura
  • 00:42:59
    constante del tau vale cero por lo cual
  • 00:43:01
    me queda que q reversible es igual a
  • 00:43:02
    trabajo reversible o sea que es igual en
  • 00:43:05
    el este uno logaritmo natural de vídeo
  • 00:43:07
    sobre 2
  • 00:43:12
    cómo sería la expansión isotérmica
  • 00:43:15
    irreversible de un gas ideal
  • 00:43:21
    nuevamente tengo la misma isoterma
  • 00:43:24
    ahora cambio desde un este
  • 00:43:29
    desde una condición de 1 a una condición
  • 00:43:34
    p 2
  • 00:43:37
    [Música]
  • 00:43:39
    nuevamente quiero recordar que en este
  • 00:43:43
    punto el gas tenía una cierta
  • 00:43:45
    temperatura de 1 un volumen 1 una
  • 00:43:48
    presión 1 y estaba en equilibrio con él
  • 00:43:50
    con el entorno es decir que la presión
  • 00:43:53
    externa era p 1 por eso el sistema está
  • 00:43:55
    en equilibrio
  • 00:43:56
    ahora si yo bajara bruscamente la
  • 00:44:00
    presión de la forma que estuvimos
  • 00:44:01
    discutiendo hace un momento
  • 00:44:04
    si bajará la presión bruscamente del
  • 00:44:07
    entorno hasta el valor de 2 es decir la
  • 00:44:11
    disminuyera me quedaría que el gas está
  • 00:44:16
    a mayor presión que el entorno con lo
  • 00:44:18
    cual se expande se expande a presión
  • 00:44:22
    constante igual a pedos
  • 00:44:26
    hasta alcanzar el volumen veloz
  • 00:44:30
    para calcular el trabajo parto
  • 00:44:31
    nuevamente de la definición de trabajo
  • 00:44:33
    diferencial de trabajo es igual la
  • 00:44:35
    presión externa diferencial de volumen
  • 00:44:37
    integral es la integral de expresión
  • 00:44:40
    externa diferencial de volumen hasta
  • 00:44:41
    aquí no hay ninguna suposición ahora voy
  • 00:44:44
    a suponer que la presión es constante la
  • 00:44:46
    presión externa es constante entonces lo
  • 00:44:48
    saco de la integral la integral
  • 00:44:50
    diferencial b es delta b y el trabajo es
  • 00:44:54
    trabajo irreversible expresión externa
  • 00:44:56
    por delta vez si alguno tiene duda de
  • 00:44:59
    por qué digo que estoy reversible y
  • 00:45:01
    recuerden lo que decíamos de comparar
  • 00:45:03
    los valores de las funciones de estado
  • 00:45:05
    del sistema y del entorno del sistema
  • 00:45:08
    tiene una presión p 1 y el entorno tiene
  • 00:45:11
    una presión pero que difiere bruscamente
  • 00:45:14
    o sea en una cantidad finita por lo
  • 00:45:18
    tanto esto ocurre en condiciones
  • 00:45:20
    irreversibles así que entonces conozco
  • 00:45:23
    cuánto vale el trabajo irreversible que
  • 00:45:25
    es igual a las presiones externas por
  • 00:45:26
    delta vez
  • 00:45:28
    qué es
  • 00:45:30
    vídeos menos de 1
  • 00:45:34
    eso equivale al área de este rectángulo
  • 00:45:37
    que está debajo de pedos recuerden que
  • 00:45:40
    un trabajo en un diagrama de presión
  • 00:45:42
    volumen está representado por un área
  • 00:45:44
    esta área
  • 00:45:46
    y este track que representa el trabajo
  • 00:45:47
    irreversible es mucho menor y el área
  • 00:45:50
    que está debajo de la curva que era el
  • 00:45:53
    trabajo reversible el trabajo reversible
  • 00:45:56
    y representa la mayor cantidad de
  • 00:45:59
    trabajo es posible obtener de ese
  • 00:46:00
    sistema en condiciones isotérmicas a la
  • 00:46:04
    que condiciones y sus térmicas
  • 00:46:08
    porque es porque la máxima el máximo
  • 00:46:11
    trabajo posible porque se está haciendo
  • 00:46:14
    contra la máxima presión posible que su
  • 00:46:16
    propia presión si ustedes recuerdan en
  • 00:46:19
    el caso anterior habíamos dicho que el
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    gas se estaba expandiendo contra una
  • 00:46:22
    presión externa que era prácticamente la
  • 00:46:24
    suya era la presión del gas menos un
  • 00:46:27
    diferencial de presión
  • 00:46:30
    entonces por eso como se está
  • 00:46:32
    expandiendo contra la máxima presión
  • 00:46:33
    posible el trabajo que se obtiene es el
  • 00:46:36
    máximo posible y ese trabajo es el
  • 00:46:38
    trabajo reversible
  • 00:46:45
    bien
  • 00:46:46
    como sería en los demás cálculos para la
  • 00:46:49
    expansión isotérmica irreversible que
  • 00:46:50
    estamos analizando el trabajo ya lo
  • 00:46:52
    calculamos recién sería la presión 2 por
  • 00:46:55
    el volumen 2 - el volumen
  • 00:46:58
    y si el área está abajo ya
  • 00:47:02
    si es su gas y de la temperatura
  • 00:47:04
    constante recuerden que el punto inicial
  • 00:47:08
    y el punto final son los mismos de la
  • 00:47:10
    transformación reversible que estuvimos
  • 00:47:12
    analizando hace un rato si es un casi
  • 00:47:14
    ideal la temperatura constante y la
  • 00:47:17
    energía interna es constante o sea del
  • 00:47:18
    todo vale cero
  • 00:47:20
    entonces el trabajo irreversible será
  • 00:47:25
    del tau más fácil perdón el irreversible
  • 00:47:29
    será del tau más y el trabajo
  • 00:47:30
    irreversible por lo cual me queda que el
  • 00:47:34
    calor y el trabajo son iguales
  • 00:47:37
    y la magnitud de la misma
  • 00:47:42
    como hubiera sido esto
  • 00:47:46
    si hubiera tratado de un proceso
  • 00:47:48
    irreversible pero en varias etapas bueno
  • 00:47:52
    eso lo hubiera logrado bajando a partir
  • 00:47:54
    del mismo punto inicial bajando la
  • 00:47:57
    presión externa en escalones por ejemplo
  • 00:47:58
    acá en dos en dos escalones podría
  • 00:48:00
    haberlo bajado primero está p 3 que se
  • 00:48:03
    expande hasta un cierto volumen de
  • 00:48:05
    intermedio y luego hasta p 2 que se
  • 00:48:08
    expande hasta el volumen final ahora
  • 00:48:10
    fíjense qué
  • 00:48:12
    en esta etapa en esta primera etapa que
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    es histórica no se realiza el trabajo ya
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    lo sabemos pero si en esta bien es decir
  • 00:48:20
    hay dos etapas donde se realiza trabajo
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    y si uno va comparando las áreas va
  • 00:48:24
    viendo que el trabajo ahora realizado en
  • 00:48:27
    dos etapas es mayor que cuando lo hice
  • 00:48:31
    contra una sola etapa que era peor
  • 00:48:32
    porque el área obtenida se ve
  • 00:48:34
    gráficamente es mayor cuanto más etapas
  • 00:48:37
    más escalones vaya agregando el trabajo
  • 00:48:41
    va a ser mayor y se va a ir aproximando
  • 00:48:44
    al máximo posible que sería el trabajo
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    reversible cuando éste
  • 00:48:50
    y representado por el área bajo la
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    el trabajo irreversible entonces lo voy
  • 00:48:58
    a calcular en estas dos etapas
  • 00:49:00
    ep3
  • 00:49:03
    el volumen 3 - el volumen 1 + 2 por el
  • 00:49:08
    volumen 2 - el volumen 3 para calcular
  • 00:49:11
    los datos que me hagan falta en un
  • 00:49:13
    problema recuerden que estamos
  • 00:49:14
    trabajando con un gas ideal ya que
  • 00:49:15
    pueden apelar a la ecuación de estado
  • 00:49:17
    del gas ideal para sacar el volumen por
  • 00:49:19
    ejemplo este volumen distinciones de
  • 00:49:21
    existencias
  • 00:49:23
    delta nuevamente el mismo estado inicial
  • 00:49:27
    el mismo estado final pero además es un
  • 00:49:28
    proceso isotérmico de hembras ideal por
  • 00:49:30
    lo tanto del 'todo vale' seres con lo
  • 00:49:33
    cual el trabajo nuevamente el trabajo
  • 00:49:34
    irreversible es igual al calor
  • 00:49:37
    irreversible lo que ocurre es que ahora
  • 00:49:40
    las cantidades de calor y de trabajo
  • 00:49:41
    cambiaron con respecto al ejemplo
  • 00:49:44
    anterior y con respecto a las obtenidas
  • 00:49:47
    en condiciones reversibles
  • 00:49:51
    bueno con esto llegaríamos al final de
  • 00:49:55
    la vista clase y nos queda una próxima
  • 00:50:05
    una próxima clase en la cual veremos la
  • 00:50:09
    otra función termodinámica otra función
  • 00:50:11
    estado planta al día
  • 00:50:14
    ley de hesse y ecuación de quichua
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