PRACTICA TERMODINAMICA

PRACTICA N° 3 “Termodinámica”

Objetivo:

Con los datos obtenidos en el laboratorio determinar el trabajo desarrollado en un proceso termodinámico.

Profesor: Pedro Valdez Rodríguez

Alumno: Ramos Pérez Luis Jorge

Integrantes del Equipo:

Marin Arriaga Erick

Sandoval Vanegas Marco

Grupo: 2SM1

INTRODUCCION

La termodinámica es fundamentalmente una ciencia fenomelógica, es decir, una ciencia macroscópica basada en leyes generales inferidas del experimento, independientemente de cualquier “modelo” microscópico de la materia. Su objetivo es, a partir de unos cuantos postulados (Leyes de la Termodinámica), obtener relaciones entre propiedades macroscópicas de la materia, cuando esta se somete a toda variedad de procesos.

Debe tenerse presente que las predicciones teóricas de las magnitudes de estas propiedades están fuera del campo de la termodinámica, su obtención proviene del experimento y de disciplinas como la teoría cinética y la mecánica estadísticas que tratan directamente con las estructuras atómica y molecular de la materia.

Por otra parte, es importante señalar que la termodinámica se desarrollo como una tecnología mucho antes de convertirse en ciencia. De hecho una de las preguntas más motivadoras de este desarrollo surgió de cuestiones practicas, como poder calcular la cantidad de trabajo que se puede obtener al quemar una cantidad conocida de carbón u otro combustible. Es por ello que, prácticamente, no hay rama de la ingeniería y de la físico/química en sus aspectos mas aplicativos que puedan prescindir del conocimiento de esta rama tan importante de la física.

MARCO TEORICO

Trabajo de un sistema termodinámico

El trabajo es la cantidad de energía transferida de un sistema a otro mediante una fuerza cuando se produce un desplazamiento. Vamos a particularizar la expresión general del trabajo para un sistema termodinámico concreto: un gas encerrado en un recipiente por un pistón, que puede moverse sin rozamiento.

Por efecto de la presión (p) ejercida por el gas, el pistón sufre una fuerza F que lo desplaza desde una posición inicial (A) a una posición final (B), mientras recorre una distancia dx.

A partir de la definición de presión, se puede expresar F y el vector desplazamiento dl en función de un vector unitario u, perpendicular a la superficie de la siguiente forma:

Calculamos el trabajo realizado por el gas desde el estado A al estado B en este proceso:

El producto Sdx es la variación de volumen (dV) que ha experimentado el gas, luego finalmente se puede expresar:

Este trabajo está considerado desde el punto de vista del sistema termodinámico, por tanto:

El trabajo es positivo cuando lo realiza el gas (expansión) y negativo cuando el exterior lo realiza contra el gas (compresión).

-El trabajo en un diagrama p-V

Para calcular el trabajo realizado por un gas a partir de la integral anterior es necesario conocer la función que relaciona la presión con el volumen, es decir, p(V), y esta función depende del proceso seguido por el gas.

Si representamos en un diagrama p-V los estados inicial (A) y final (B), el trabajo es el área encerrada bajo la curva que representa la transformación experimentada por el gas para ir desde el estado inicial al final. Como se observa en la figura, el trabajo depende de cómo es dicha transformación.

Es decir, se puede concluir que:

El trabajo intercambiado por un gas depende de la transformación que realiza para ir desde el estado inicial al estado final.

Cuando un gas experimenta más de una transformación, el trabajo total es la suma del trabajo (con su signo) realizado por el gas en cada una de ellas.

Un tipo de transformación particularmente interesante es la que se denomina ciclo, en la que el gas, después de sufrir distintas transformaciones, vuelve a su estado inicial (ver figura inferior). El interés de este tipo de transformaciones radica en que todas las máquinas térmicas y refrigeradores funcionan cíclicamente.

Cuando un ciclo se recorre en sentido horario (ver parte izquierda de la figura), el trabajo total realizado por el gas en el ciclo es positivo, ya que el trabajo AB (positivo) es mayor en valor absoluto que el BA (negativo), por lo que la suma de ambos será positiva.

Por el contrario, si el ciclo se recorre en sentido antihorario el trabajo total es negativo.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

MATERIALES

1 termómetro.

1 pinza para vaso.

1 pinza universal.

1 mechero, anillo y tela de asbesto.

1 jeringa de plástico graduada de 20 ml.

1 pesa de plomo grande.

vaso de precipitados de 250 ml.

DATOS DE PRÁCTICA

PDF=585 mmHg = 0.7697 atm

760 mmHg=1.013x106 dinas/cm2

Membolo=8 gr

Dint=1.82 cm.

Radio= 0.91 cm radio

kcal=41.3 atm*cm3

1mL=1 cm3

PRIMERA PARTE.

Monte la jeringa como se indica en la figura 1 (sin la pesa de Plomo), anote el volumen inicial, a continuación ponga arriba del embolo la pesa de plomo, presione ligeramente y anote el volumen final (V2), a continuación quite la pesa de plomo y anote el nuevo volumen.

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