Leyes de la Termodinámica
Ley Cero de la Termodinámica
Si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercer sistema, entonces están en equilibrio térmico entre sí.
Primera Ley de la Termodinámica
donde,
: Cambio en la energía interna : Calor añadido al sistema : Trabajo realizado por el sistema
Segunda Ley de la Termodinámica
En un ciclo reversible, el calor absorbido es mayor que el trabajo realizado:
Tercera Ley de la Termodinámica
A medida que la temperatura de un sistema se aproxima al cero absoluto, la entropía de un sistema alcanza un mínimo constante.
Propiedades del Estado
Energía Interna
donde,
: Temperatura : Volumen : Número de moles
Entalpía
donde,
: Entalpía : Presión : Volumen
Entropía
donde,
: Cambio en la entropía : Calor reversible : Temperatura
Ineficiencia de procesos
donde
es el cambio en la entropía. Para procesos reversibles,
Entropía en el cero absoluto
Cambio de entropía
donde
es el calor absorbido en un proceso reversible
Entropía en Procesos Isotérmicos
Cambio de entropía en un gas ideal
Procesos Termodinámicos
Proceso Isotérmico
Trabajo realizado en un proceso isotérmico
Proceso Isocórico
siendo,
Proceso Isobárico
siendo,
: Capacidad calorífica a presión constante
Proceso Adiabático
siendo,
Para un gas ideal:
Equilibrio térmico
Condición de equilibrio térmico
donde
Ecuaciones de Estado
Ecuación de Estado de un Gas Ideal
donde:
: Constante universal de los gases
Energía interna de un gas ideal
donde:
= número de moles = capacidad calorífica a volumen constante (J/(mol·K)) = temperatura (K)
Ecuación de Van der Waals
donde:
: Corrige la presión : Corrige el volumen
Trabajo y Calor
Trabajo
Trabajo realizado por un sistema:
Para un gas ideal en un proceso isotérmico:
Calor
Calor específico a volumen constante:
Calor específico a presión constante:
Capacidades caloríficas
Capacidad calorífica a presión constante
donde:
= capacidad calorífica a presión constante (J/(mol·K)) = cambio de temperatura (K)
Relación entre
Ciclos Termodinámicos
Primera ley de la termodinámica para un ciclo
Donde:
: Calor añadido al sistema. : Trabajo realizado por el sistema. : Cambio en la energía interna.