3. TEORIA CINETICA DE GASES
Modelo cinético de los gases ideales
➢ Un recipiente con un volumen V contiene un numero
muy grande de moléculas todas ellas esféricas e
iguales.
➢ Todas las moléculas se comportan como partículas
puntuales, su tamaño es insignificante comparado
con la distancia entre ellas.
➢ Las moléculas están en constante movimiento,
obedecen las leyes de Newton, y sus choques con
las paredes son elásticos.
➢ Sus moléculas pueden moverse en distintas
direcciones y rapideces pero lo hacen en línea recta
y con la misma probabilidad en cualquiera de las 3
dimensiones.
➢ Las paredes del recipiente son rígidas de modo que
la única energía del sistema son las energías
cinéticas de traslación de las moléculas.
Ecuación del estado termodinámico
Energía interna
U = Ec U =
i
2
KNT
U =
𝑖
2
𝑛𝑅𝑇
Relaciona los parámetros de presión, volumen
y temperatura
PV = nRT
K = 1,38 10−23 J/K
R = 8,31
J
Mol . K
Para un sistema aislado
𝑃1𝑉1
𝑇1
=
𝑃2𝑉2
𝑇2
=
𝑃3𝑉3
𝑇3
=
𝑃𝑛𝑉
𝑛
𝑇𝑛
…
4. 𝑊 > 0
TERMODINÁMICA
Se puede definir como el estudio de las relaciones
entre el calor, trabajo y otras formas de energía
Un sistema termodinámico es aquel que puede
intercambiar energía térmica y energía mecánica
con su ambiente
Trabajo realizado por un gas
𝑊 < 0
Expansión
Compresión
V
𝑃
0
∆𝑋
𝑊𝐺𝑎𝑠 = ±Á𝑟𝑒𝑎
Energía interna:
Podemos definir como la energía cinética y
potenciales de las moléculas de un sistema
La variación de la energía no depende de los
procesos, solo depende de los estados inicial y
final
5. PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
Si agregamos calor a un sistema y este no realiza
trabajo ∆𝑈 = 𝑄, pero si el sistema realiza trabajo
sin calor se cumple que: ∆𝑈 = −𝑊, si hay calor y
trabajo a la vez se cumple que:
𝑄 = 𝑊 + ∆𝑈
Esta una extensión del principio de la
conservación de la energía y se cumple en todo
proceso que opere con calor
REGLA DE SIGNOS
(+)
(−)
𝑊
(+)
(−)
∆𝑈
(+)
(−)
𝑄
Si el sistema realiza trabajo sobre su entorno
Si el entorno realiza trabajo sobre el sistema
Si la temperatura aumenta
Si la temperatura disminuye
Si el sistema gana calor
Si el sistema pierde calor
6. CALORES ESPECIFICOS MOLARES DE LOS GASES
A volumen constante: Cv
A presión constante: Cp
En general
Gas
monoatómico
Gas
diatómico
𝑪𝑷 5𝑅
2
7𝑅
2
𝑪𝑽 3𝑅
2
5𝑅
2
𝑪𝑷 − 𝑪𝑽 = R
Υ =
𝑪𝑷
𝑪𝑽
Se define:
9. MAQUINAS TERMICAS
Es un dispositivo que transforma parcialmente la energía
térmica en energía mecánica, trabajando en procesos
cíclicos.
𝑄1
𝑄2
𝑫𝑰𝑺𝑷𝑶𝑺𝑰𝑻𝑰𝑽𝑶 𝑪𝑨𝑳𝑰𝑬𝑵𝑻𝑬
𝑇1
𝑫𝑰𝑺𝑷𝑶𝑺𝑰𝑻𝑰𝑽𝑶 𝑭𝑹𝑰𝑶
𝑇2
𝑊𝑈𝑇𝐼𝐿
𝑄𝑁𝐸𝑇𝑂 = 𝑄1 − 𝑄2
𝐸𝐹𝐼𝐶𝐼𝐸𝑁𝐶𝐼𝐴 (𝜺)
𝜀 =
𝑊𝑈𝑇𝐼𝐿
𝑄1
Dado que la Δ𝑈 = 0
𝑄𝑁𝐸𝑇𝑂 = 𝑊𝑁𝐸𝑇𝑂
10. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
➢ Es imposible que un sistema físico extraiga
energía térmica de un foco caliente y lo
convierta totalmente en energía mecánica
➢ La eficiencia de una maquina térmica jamás
será (100%)
➢ No es posible que un proceso natural tenga
como resultado la transferencia de calor de un
cuerpo frio a un cuerpo caliente
➢ Es imposible alcanzar el cero absoluto
CICLO DE CARNOT
Es aquel mediante el cual una maquina
térmica logra obtener la máxima eficiencia
posible
V
𝑃
0
𝐴 → 𝐵 ∶ Expansión isotérmica
𝐵 → 𝐶 ∶ Expansión adiabática
𝐶 → 𝐷 ∶ Compresión isotérmica
𝐷 → 𝐸 ∶ Compresión adiabática
Relación de Kelvin:
𝑸𝟏
𝑸𝟐
=
𝑻𝟏
𝑻𝟐
𝜺 = 𝟏 −
𝑻𝟐
𝑻𝟏
Eficiencia
𝑇1
𝑇2
𝐴
𝐵
𝐶
𝐷
