Este documento describe los diferentes procesos termodinámicos como isotérmicos, isobáricos, isocóricos y adiabáticos. Explica las ecuaciones que rigen cada proceso y cómo calcular el trabajo y la transferencia de calor. También define los ciclos termodinámicos y las máquinas térmicas y de refrigeración, incluida su eficiencia y coeficiente de rendimiento.
2. PROCESOS ISOTERMICO (T = cte); Tf = TO
U = 0 H = 0
Q = – W
De la primera ley, nos queda
f
O
O
f
P
P
V
V
dVP dW
Matemáticamente la integral de esta ecuación nos da el área bajo la curva en
un diagrama P - V
V
P
dW
3. PROCESOS ISOTERMICO (T = cte); Tf = TO
Como esta es una variable de trayectoria, para
su calculo dependerá del tipo de proceso que
se este llevando a cabo.
dVP dW
De la ecuación del gas ideal: PV = nRT
Por lo tanto:
V
TRn
P
Sustituyendo el valor de la presión en la ecuación del trabajo:
V
dV
TRn
V
dVTRn
dW
4. PROCESOS ISOTERMICO (T = cte); Tf = TO
V
dV
TRn
V
dV
TRn
f
o
f
o
V
V
V
Vo
f
dW
Integrando entre límites se tiene que:
V
V
lnTRn
o
f
W
De la ley de Boyle: VPVP ffoo
P
P
V
V
f
o
o
f
f
o
o
f
P
P
lnTRn
V
V
lnTRn W
Kkmol
kJ
8.314
Kmol
J
8.314R
5. PROCESOS ISOBARICO (P = cte); Pf = PO
O
f
O
f
V
V
T
T
QH
W = U – QDe la primera ley, nos queda
ofVV TTCTCU nn
Unn ofPP TTCTCH
6. PROCESO ISOBARICO (P = CTE)
Pf = PO
dVPdVP
f
o
f
o
V
V
V
V
f
o
dW
Integrando entre límites la ecuación del trabajo:
PP VVVW of
De la ecuación del gas ideal: PV = nRT
La diferencial de la ecuación anterior : TRndPVd
Rn ofof TTVVP
dTRn
f
o
T
T
f
o
V
V
dVP
7. RP ofof TTnVVW
Pa ó kPa m3
J ó kJ
Kkmol
kJ
8.314
Kmol
J
8.314R
PROCESO ISOBARICO (P = CTE)
8. PROCESOS ISOCORICO (V = cte); Vf = VO
o
f
O
f
P T
TP
Q = U
De la primera ley, nos queda
W = 0
dVPdW
ofVV TTCTCU nn
9. PROCESOS ADIABATICO (Q = 0);
0Q
W = U
De la primera ley, nos queda
ofVV TTCTCU nn
11. Sustituyendo en la definición de trabajo.
V
dV
cte
V
dVcte
W
Integrando:
f
o
V
Vo V
dV
cteW
f
ff
oo
f
o
f
o
VP
VP
V
V
V
V
1
PV
1
VPV
1
Vcte
W
111
ff
oo
VP
VP
1
PV
W
PROCESOS POLITROPICO teV cP
16. CICLO TERMODINÁMICO
Cuando un sistema se somete a diferentes procesos , y del último estado al que llega
regresa a su estado inicial se dice que dicho sistema a formado un ciclo.
ESTADO 1
P1
T1
V1
U1
H1
ESTADO 2
P2
T2
V2
U2
H2
ESTADO 3
P3
T3
V3
U3
H3
17. Así como para un proceso se determina los U, H, Q y W,
también para un ciclo se tienen que determinar.
0133221f UUUUU oc
0133221f HHHHH oc
0133221f QQQQQ oc
0133221f WWWWW oc
Qc (+)
Wc (–)
Máquina Térmica:
18. Máquina Térmica:
Es un dispositivo que al introducirle calor este se transforma en
trabajo. Pero como no toda la energía térmica se transforma, estas
operan con una eficiencia.
istradosuCalor
Eficiencia
min
ciclodeltrabajo
sumQ
cW
Es el calor o suma de calores positivos que
llevan a cabo en los diferentes procesos .
10
19. Máquina Frigorífica
Es un dispositivo que transfiere energía de una zona de baja
temperatura a una de alta, mediante la introducción de un trabajo o
potencia.
ciclodeltrabajo
min
nrealizacióde
istradosuCalor
eCoeficient
Wc
sumQ
Es el calor o suma de calores positivos que
llevan a cabo en los diferentes procesos .
0
Qc (–)
Wc (+)
Máquina Frigorífica: