Termodinamica
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SUSTANCIAS PURAS
FIG.1
Q1=m * Cn *?T m: masa de agua Cn: calor especifico del hielo
Q2=m * f f: calor de fusion (latente) para el hielo
Q3=m * C *?T C: calor sencible C:1Kcal/Kgm
Q4=m* v v:calor de vaporizacion(latente) para el H2O v:540Kcal/Kgm v:970 BTU/Lbm
Q5=m * C v *?T Cv:0,45Kcal/Kgm
EJEMPLO: se tienen 200gr de hielo a -10ºC calcular la cantidad necesaria para transformar 200gr de vapor a 120ºC, la presion externa es de 760mmHg el calor especifico del hielo es de 0,5cal/gr ºC y el valor de 0,45cal/gr ºC
desarrollo
1.calentar el hielo ? Q1=m*Cn*?T ? Q1= 200gr*0,5cal/grºC*10ºC ? Q1= 1000cal
2.fudir el hielo ? Q2=m*f ? Q2= 200gr*80Kcal/Kgr ? Q2= 16000cal
3.calentar el agua ? Q3=m*C*?T ? Q3= 200*1*100 ? Q3= 20000cal
4.vaporizar el agua ? Q4=m*v ? Q4= 200*540 ? Q4= 108000cal
5.calentar el vapor ? Q5=m*Cv*?T ? Q5= 200*0,45*20 ? Q5= 1800cal
QTOTAL= Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 ? QTOTAL= 146800cal
CALIDAD DEL VAPOR "x": cantidad de vapor en la masa total de agua
x= masa de vapor / masa total
HUMEDAD DEL VAPOR "y": cantidad de liquido en la masa total
y = masa de liquido / masa total
FIG.2
Vf = Volumen especifico del liquido saturado (TABULADO)
Vg = Volumen especifico del vapor saturado (TABULADO)
Vfg = Vg - Vf
V = Volumen especifico en un punto cualquiera delproceso de vaporizacion
V = Vf + X*Vfg
h = u+p*v u = h-p*v (TABULADO)
h = hf + X hfg
u = uf + X ufg
s = sf + X sfg
v = vf + X vfg
-La termodinamica es la ciencia de los cambios de energía que se producen en los procesos físicos y químicos.-Un sistema termodinamico es una parte del universo que separamos arbitrariamente del resto mediante límites definidos, relaes o ficticios, para hacerla objeto de alguna investigación.- despendiendo de su capacidad de intercambio con el entorno, los sistemas se clasifican en abiertos, cerrados o aislados.-Las variables o propiedades termodinamicas de un sitemason las magnitudes utilizadas para describirlo sin ambigüedad. Pueden ser extensivas (su valor depende de la cantidad de materia que contiene) o intensivas (su valor no depende d e la cantidad de materia).-Las funciones de estado son las variables termodinamicas cuyo valor solo depende del estado actual del sistema y no del procedimiento por el que el sistema llego a dicho estado.-Un proceso termodinamico es una transformación en la que un sistema intercambia energia con su entorno, pasando desde un estado inicial de equilibrio a otro estado final de equilibrio.-Los procesos termodinamicos pueden ser reversibles o irreversibles, según la posibilidad de invertir el sentido de la transformación mediante cambios infinitesimales en los valores de las variables.-Primer principio de la termodinamica: la variación de energia interna, ?U, de un sistema es igual a la suma de calor, intercambiado entre el sistema y su entorno, y el trabajo, realizado por el sistema o sobre este. ?U=Q+W-Convenio de signos: el flujo de calor y el trabajo desde el entorno hacia el sistema se consideran positivos: Q>0 y W>0; el flujo de calor y el trabajo desde el sistema hacia su entorno se consideran negativos: Q<0 y W<0.-Proceso isotermico, ?T=0. El calor intercambiado entre el sistema y el entorno es igual al trabajo desarrollado por él o sobre él. Q=-W -Procesos adibaticos, Que=0. la variación de energia interna del sistema y el entorno es igual al trabajo desarrollado por él o sobre él. ?E=W
-Proceso isocoricos, ?V=0. El calor a volumen constante, QV, intercambiado por un sistema es igual a la variación de su energía interna, ?U. ?U=QV
-Proceso isobarico, P=cte. El calor a presion constante, QP, intercambiado por un sistema es igual a la variación de su entalpia, ?H. QP=(U+PV)-(U0+PV0)=H-H0=?H
-La entalpia estandar de reacion, ?Ho, es la variación de entalpia en una reaccion en que los reactivos es estado estandar, se transforman en productos en estado estandar.
-La entalpia estandar de formación de una sustancia, ?H0F, es la variación de entalpia correspondiente a la formación de un mol de sustancia en su estado estandar a partir de sus elementos en dicho estado, a los que se les asigna la entalpia cero.
-Ley de HESS: si una reaccion puede realizarse en varias etapas, enlaces o teoricas, su variación de entalpia es igual a la suma de las entalpias de reaccion de estas reacciones intermedias.
-La entropía, S, es una funcion del estado que mide el grado de desorden molecular de los sitemas. La entropía aumenta cuando el sistema se desordena y disminuye cuando aumenta el orden molecular.
-Segundo principio de la termodinamica: la entropía del universo aumenta en un proceso espontaneo y se mantiene constante en un proceso que se encuentra en equilibrio.
-entropia molar estandar, S0, de una sustancia es la entropía de un mol de esta a la presion de 1atm y a la temperatura de 25ºC.
-Tercer principio de la termodinamica: la entropía de una sustancia cristalina pura, con ordenamiento perfecto, es nula en el cero absoluto.ºº
FIG.1
Q1=m * Cn *?T m: masa de agua Cn: calor especifico del hielo
Q2=m * f f: calor de fusion (latente) para el hielo
Q3=m * C *?T C: calor sencible C:1Kcal/Kgm
Q4=m* v v:calor de vaporizacion(latente) para el H2O v:540Kcal/Kgm v:970 BTU/Lbm
Q5=m * C v *?T Cv:0,45Kcal/Kgm
EJEMPLO: se tienen 200gr de hielo a -10ºC calcular la cantidad necesaria para transformar 200gr de vapor a 120ºC, la presion externa es de 760mmHg el calor especifico del hielo es de 0,5cal/gr ºC y el valor de 0,45cal/gr ºC
desarrollo
1.calentar el hielo ? Q1=m*Cn*?T ? Q1= 200gr*0,5cal/grºC*10ºC ? Q1= 1000cal
2.fudir el hielo ? Q2=m*f ? Q2= 200gr*80Kcal/Kgr ? Q2= 16000cal
3.calentar el agua ? Q3=m*C*?T ? Q3= 200*1*100 ? Q3= 20000cal
4.vaporizar el agua ? Q4=m*v ? Q4= 200*540 ? Q4= 108000cal
5.calentar el vapor ? Q5=m*Cv*?T ? Q5= 200*0,45*20 ? Q5= 1800cal
QTOTAL= Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 ? QTOTAL= 146800cal
CALIDAD DEL VAPOR "x": cantidad de vapor en la masa total de agua
x= masa de vapor / masa total
HUMEDAD DEL VAPOR "y": cantidad de liquido en la masa total
y = masa de liquido / masa total
FIG.2
Vf = Volumen especifico del liquido saturado (TABULADO)
Vg = Volumen especifico del vapor saturado (TABULADO)
Vfg = Vg - Vf
V = Volumen especifico en un punto cualquiera delproceso de vaporizacion
V = Vf + X*Vfg
h = u+p*v u = h-p*v (TABULADO)
h = hf + X hfg
u = uf + X ufg
s = sf + X sfg
v = vf + X vfg
-La termodinamica es la ciencia de los cambios de energía que se producen en los procesos físicos y químicos.-Un sistema termodinamico es una parte del universo que separamos arbitrariamente del resto mediante límites definidos, relaes o ficticios, para hacerla objeto de alguna investigación.- despendiendo de su capacidad de intercambio con el entorno, los sistemas se clasifican en abiertos, cerrados o aislados.-Las variables o propiedades termodinamicas de un sitemason las magnitudes utilizadas para describirlo sin ambigüedad. Pueden ser extensivas (su valor depende de la cantidad de materia que contiene) o intensivas (su valor no depende d e la cantidad de materia).-Las funciones de estado son las variables termodinamicas cuyo valor solo depende del estado actual del sistema y no del procedimiento por el que el sistema llego a dicho estado.-Un proceso termodinamico es una transformación en la que un sistema intercambia energia con su entorno, pasando desde un estado inicial de equilibrio a otro estado final de equilibrio.-Los procesos termodinamicos pueden ser reversibles o irreversibles, según la posibilidad de invertir el sentido de la transformación mediante cambios infinitesimales en los valores de las variables.-Primer principio de la termodinamica: la variación de energia interna, ?U, de un sistema es igual a la suma de calor, intercambiado entre el sistema y su entorno, y el trabajo, realizado por el sistema o sobre este. ?U=Q+W-Convenio de signos: el flujo de calor y el trabajo desde el entorno hacia el sistema se consideran positivos: Q>0 y W>0; el flujo de calor y el trabajo desde el sistema hacia su entorno se consideran negativos: Q<0 y W<0.-Proceso isotermico, ?T=0. El calor intercambiado entre el sistema y el entorno es igual al trabajo desarrollado por él o sobre él. Q=-W -Procesos adibaticos, Que=0. la variación de energia interna del sistema y el entorno es igual al trabajo desarrollado por él o sobre él. ?E=W
-Proceso isocoricos, ?V=0. El calor a volumen constante, QV, intercambiado por un sistema es igual a la variación de su energía interna, ?U. ?U=QV
-Proceso isobarico, P=cte. El calor a presion constante, QP, intercambiado por un sistema es igual a la variación de su entalpia, ?H. QP=(U+PV)-(U0+PV0)=H-H0=?H
-La entalpia estandar de reacion, ?Ho, es la variación de entalpia en una reaccion en que los reactivos es estado estandar, se transforman en productos en estado estandar.
-La entalpia estandar de formación de una sustancia, ?H0F, es la variación de entalpia correspondiente a la formación de un mol de sustancia en su estado estandar a partir de sus elementos en dicho estado, a los que se les asigna la entalpia cero.
-Ley de HESS: si una reaccion puede realizarse en varias etapas, enlaces o teoricas, su variación de entalpia es igual a la suma de las entalpias de reaccion de estas reacciones intermedias.
-La entropía, S, es una funcion del estado que mide el grado de desorden molecular de los sitemas. La entropía aumenta cuando el sistema se desordena y disminuye cuando aumenta el orden molecular.
-Segundo principio de la termodinamica: la entropía del universo aumenta en un proceso espontaneo y se mantiene constante en un proceso que se encuentra en equilibrio.
-entropia molar estandar, S0, de una sustancia es la entropía de un mol de esta a la presion de 1atm y a la temperatura de 25ºC.
-Tercer principio de la termodinamica: la entropía de una sustancia cristalina pura, con ordenamiento perfecto, es nula en el cero absoluto.ºº