Trabajo a partir de la expansion

Summary

Este video explica cómo la energía interna de un sistema puede cambiar mediante la adición de calor o la realización de trabajo sobre él o por él. Se exploran conceptos como el calor transferido entre sistemas de diferentes temperaturas, el trabajo realizado por un pistón en un contenedor y la relación entre presión, volumen y trabajo. A través de ejemplos visuales, se ilustra cómo estos cambios afectan la energía interna del sistema, usando fórmulas clave como ΔU = Q - W, donde ΔU es el cambio en la energía interna, Q el calor agregado y W el trabajo realizado.

Takeaways

• 😀 El cambio en la energía interna de un sistema puede ser causado por la inyección de calor o por el trabajo realizado sobre el sistema.
• 😀 El calor se transfiere de un sistema caliente a uno frío, aumentando la energía cinética de las partículas del sistema receptor.
• 😀 La transferencia de calor entre sistemas se puede entender a través de la vibración de partículas en una pared intermedia entre ellos.
• 😀 El trabajo realizado por el sistema puede medirse como la fuerza ejercida por el sistema multiplicada por la distancia recorrida por un objeto, como un pistón.
• 😀 En un sistema cerrado, la presión es igual a la fuerza dividida entre el área, y el trabajo realizado está relacionado con la presión y el cambio en el volumen.
• 😀 El trabajo realizado por un sistema se puede expresar como la presión por el cambio en el volumen (presión × ΔV).
• 😀 Un cambio en el volumen del sistema, como el desplazamiento de un pistón, implica que el sistema está realizando trabajo.
• 😀 Si un sistema realiza trabajo, como empujar un pistón, se debe restar ese trabajo de la energía interna del sistema en la ecuación de la primera ley de la termodinámica.
• 😀 En un proceso cuasi-estático, las variables macroscópicas como presión y volumen permanecen casi constantes y bien definidas.
• 😀 El calor agregado a un sistema o el trabajo realizado sobre él afectan directamente su energía interna, y esto puede ser descrito en términos de presión y volumen.
• 😀 La ecuación que relaciona el cambio de energía interna, el calor agregado y el trabajo realizado es: ΔU = Q - W, donde W es el trabajo hecho por el sistema.

Q & A

¿Qué factores pueden causar un cambio en la energía interna de un sistema?

El cambio en la energía interna de un sistema puede ser causado por la inyección de calor al sistema o por el trabajo realizado sobre el sistema o por el sistema mismo.

¿Cómo se relacionan el calor y el trabajo con el cambio en la energía interna de un sistema?

La fórmula que describe esta relación es ΔU = Q - W, donde ΔU es el cambio en la energía interna, Q es el calor agregado al sistema y W es el trabajo realizado por el sistema.

¿Cómo se transmite el calor de un sistema a otro?

El calor se transmite cuando un sistema a mayor temperatura transfiere energía térmica a otro a menor temperatura, generalmente por contacto directo, lo que causa que las partículas del sistema más frío aumenten su energía cinética.

En el ejemplo de los dos sistemas de diferente temperatura, ¿qué ocurre con las moléculas del sistema caliente y frío?

Las moléculas del sistema caliente (más energético) transfieren energía cinética al sistema frío, haciendo que las moléculas del sistema frío ganen energía y aumenten su velocidad y temperatura.

¿Qué ocurre cuando un sistema realiza trabajo, como en el caso de un pistón?

Cuando un sistema realiza trabajo, por ejemplo empujando un pistón hacia arriba, se produce una expansión del volumen del gas contenido, lo que implica un cambio en el volumen y, por lo tanto, un trabajo realizado por el sistema.

¿Cómo se calcula el trabajo realizado por un sistema en el caso de un pistón?

El trabajo realizado por un sistema se calcula como W = P × ΔV, donde P es la presión aplicada al pistón y ΔV es el cambio en el volumen del sistema.

¿Qué es lo que determina la cantidad de trabajo hecho por el sistema en el caso del pistón?

La cantidad de trabajo hecho por el sistema depende de la presión ejercida sobre el pistón y del cambio en el volumen del sistema, ya que el trabajo es la fuerza multiplicada por la distancia recorrida.

¿Cómo se puede entender la relación entre la fuerza aplicada al pistón y el área del pistón?

La fuerza ejercida sobre el pistón se calcula multiplicando la presión por el área del pistón (F = P × A), lo que nos da la fuerza total que empuja el pistón hacia arriba.

¿Qué relación existe entre el trabajo realizado y el cambio en el volumen?

El trabajo realizado por el sistema en un pistón se relaciona directamente con el cambio en el volumen, ya que el trabajo es igual a la presión por el cambio en el volumen (W = P × ΔV).

¿Cómo afecta el cambio en el volumen al trabajo realizado por el sistema?

Si el volumen del sistema aumenta, significa que el gas está realizando trabajo sobre el entorno, y si el volumen disminuye, el trabajo realizado sobre el gas está siendo hecho por el entorno sobre el gas. El trabajo es proporcional al cambio en el volumen del sistema.