Equilibrio Térmico Temperatura

Escalas termométricas

¿Por qué afirma que la diferencia de temperatura indica el sentido de intercambio

de calor entre los cuerpos?

Porque cuando la temperatura de los cuerpos es distinta al establecer el contacto

térmico, se produce entre ellos intercambio de calor. El cuerpo con mayor

temperatura da energía al cuerpo con menor temperatura.

Si dos cuerpos tienen la misma temperatura entre ellos no se produce intercambio

de calor.

Escribe el sentido físico que tiene la constante de Botzman

, de modo que un kelvin sea igual a un grado centígrado, conociendo los

valores de para y .

La constante de Botzman relaciona la temperatura en unidades energéticas

con la temperatura T en Kélvines.

¿Cómo variará la velocidad cuadrática media del movimiento de las moléculas si

la temperatura aumenta cuatro veces?

Si la temperatura aumenta cuatro veces, aumenta considerablemente la

velocidad cuadrática media, ya que más elevada la temperatura, mas rápido se

mueven las moléculas

¿Cómo se logra el valor numérico de la constante universal de los gases ideales?

El producto de la constante de Botzman “K” por la constante de Avogadro Se

llama Constante Universal de los Gases y se designa por .

Escriba las ecuaciones fundamentales del contenido estudiado (energía – cinética

– presión – velocidad cuadrática media…

Presión

Energía

Numero de moléculas

Velocidad cuadrática media

Problemas

1. ¿Cuál será la energía cinética media de las moléculas del Argón si la

temperatura del gas es de

Datos Conversión Ecuación y Solución

2. Las bombas de vacío modernas permiten disminuir la presión hasta

¿Cuántas moléculas de gas hay en a

esa presión si la temperatura es de ?

Datos Conversión

Ecuación y Solución

Energía cinética media

Distancia

Velocidad media

Velocidad moléculas de gas

¿En qué porcentaje aumenta la velocidad cuadrática media de las moléculas de

agua que hay en nuestra sangre si la temperatura aumenta de ?

Datos

Ecuación Solución

Asignación

1. Describa las condiciones previas para obtener la ecuación de estado del

gas perfecto.

Dependencia de la presión del gas respecto a la concentración de las

moléculas y de la temperatura.

Relación de tres parámetros macroscópicos P, V, T que caracterizan el

estado de la masa dada.

2. Explique cómo puede determinarse la ecuación de Clapeyrón a partir de la

ecuación de Mendelelev. Escriba su procedimiento

Se sustituye en la ecuación

el producto por la constante

universal de los gases R, se obtiene la ecuación de estado de una masa

cualquiera del gas perfecto.

En esta ecuación la única magnitud que depende del genero de gas en su masa

molar. En esta ecuación de estado se infiere la relación entre presión, volumen y

temperatura del gas perfecto en dos estados cualesquiera.

Los segundos miembros de esta ecuación son iguales por consiguiente, también

deben de ser iguales los primeros miembros

Esta ecuación se llama “Ecuación de Clapeyrón” y es una de las formas en que se

escribe la ecuación de estado.

La ecuación de estado es de forma

fue obtenida por primera vez por

el eminente científico ruso D.I Mendelelev Clapeyron.

3. Explique las condiciones cuantitativas y gráficamente de un proceso a

temperatura constante. Escríbalo

Las dependencias cuantitativas entre dos parámetros de un gas, cuando el valor

del tercer parámetro se fija se denominan leyes de los gases.

Proceso isotérmico: el proceso de transformación del estado de un sistema

termodinámico a temperatura constante.

p 0 v

4. Escribe las condiciones necesarias y suficientes en un proceso a presión

constante cuantitativo y gráficamente.

Proceso isobárico: El proceso de transformación del estado de un sistema

termodinámico a presión constante.

5. El proceso isovolumetrico ¿Cómo se expresa cualitativamente?

Proceso isocoro: El proceso de transformación de un sistema termodinámico a

volumen constante.

Proceso isobárico

Proceso isocoro

Aplicación de los distintos procesos

La velocidad cuadrática media de la molécula de un gas que se encuentra a

de temperatura es de . Determinar la masa de la molécula.

Datos

Ecuación Solución

Ley Expresión Matemáticas Variables Tipo de relación

Ecuación del gas

ideal

son variables

independientes

Ley del gas ideal

Directa e inversa

Ley de Boyle Inversa: P sube y V baja

Ley de Gay Lussac

Directa: T sube y V

sube

Ley de Charles

Directa: T sube y P

sube

Determina los procesos que se reflejan en el diagrama PV

AB = Es Isobárico

A B BC = Es isotérmico

CD = Es Isobárico

C DA = Es Isotérmico

D

Analizar las variaciones de V, P, T en el diagrama PV, indique además

el proceso que ocurre.

A AB = Es Isotermico

BC = Es Isobárico

CA = Es Isocoro

C B

Diagrama VT y PT

Ejercicios

La altura del pico Lenin de las montañas del Pamir es de . La presión

atmosférica a esta altura es de . Determinar la densidad del aire en la

cima del pico a , si su densidad en las condiciones normales es de

Despeje de Formula

Datos

Ecuación Solución

.

Determinar la temperatura del gas que se encuentra en un recipiente cerrado, si la

presión de dicho gas aumenta en un 0,4% de la presión inicial al calentarse 1° K

Datos

Ecuación Solución

¿A que es igual el volumen de un mol de gas de gas perfecto en condiciones

normales?

Datos Ecuación

Solución

La densidad de cierta sustancia gaseosa es de

a la temperatura de y a

la presión atmosférica normal. Hallar la masa molar de dicha sustancia.

Datos Ecuación Solución

En una botella de de capacidad hay un gas a de presión y

de temperatura ¿Qué volumen ocuparía este gas en condiciones normales

?

Datos

Ecuación Solución

Un gas ha sido comprimido por vía isotérmica desde el volumen hasta el

volumen . El aumento de la presión ha sido ¿Cuál era la

presión inicial ?

Datos

Ecuación Solución

Forma a

Forma b

Expresar la velocidad cuadrática media de las moléculas por medio de la

constante universal de los gases y de la masa molar.

Datos y ecuación Solución

En la fig. 38 se da la grafica del cambio de estado de un gas perfecto en

coordenadas V, T. Representar este proceso en graficas de coordenadas p, V y p,

T.

Grafica V.T

V 2

1 3

0 T

Grafica p, V

p 3

1 2 0 V

Grafica p, T

P 3

1 2 0 T

T → Aumenta Proceso 1,2 = v → Aumenta P → Constante v → Disminuye Proceso 2,3 = T → Constante P → Constante V → Constante Proceso 3,1 = T → Disminuye P → Disminuye

En una botella hay un gas a de temperatura ¿Cuántas veces menor se hará

la presión de dicho gas si el 40% de él se deja salir de la botella y, al mismo

tiempo, la temperatura desciende a ?

Datos

Ecuación Solución

Primera ley de termodinámica

P

W

0

P

0

Proceso isotérmico Proceso isocorico

Proceso adiabático

EJEMPLO:

Una masa de nitrógeno evoluciona en el ciclo de la figura siendo su presión en el

punto A y su volumen suponga que el gas se comportó como

ideal. Calcule la P, V y T en los puntos B, C y calcule el trabajo realizado por el

gas al comprimirse en el punto B, C

P

a) Presión, volumen y temperatura en B,C

b) Calor entregado o cedido por el sistema en las

evoluciones.

c) Trabajo realizado por o contra el sistema en las

mismas evoluciones.

d) Variaciones de energía interna

A 500 0,002 800

B 250 800

C 250 0,002 400

Calcular trabajo y variación de energía

Trabajo Variación de energía

1. Un gas que se halla a la presión , se expande isobáricamente

realizando un trabajo . ¿Cuánto disminuye el volumen del gas?

Datos

Ecuación Solución

2. A un sistema termodinámico se le transmite una cantidad de calor de .

¿Cómo varia su energía interna si, al mismo tiempo, el sistema realiza un

trabajo de ?

Datos Ecuación Solución

3. La barra de un martillo de picar se mueve a base de aire comprimido. La

masa de aire que hay en el cilindro varia durante la carrera del embolo

desde 0,1 hasta 0,5 g. considerando constantes la presión del aire en el

cilindro y la temperatura . Determinar el trabajo que realiza el gas

durante una carrera del embolo. La masa molar

Datos Ecuación Solución

4. Calcule el aumento de la energía interna de de hidrogeno si su

temperatura se eleva isobáricamente . El calor especifico del hidrogeno

a presión constante es igual a

Datos

Ecuación Solución

5. ¿Qué cantidad de calor es necesaria para elevar en 100 K por vía isocora la

temperatura de 4 kg de helio?

Datos

Ecuación Solución

6. Al expandirse isotérmicamente un gas ha realizado un trabajo de 20 J.

¿Qué cantidad de calor de calor le fue cedida al gas?

Datos Ecuación

Solución