Física | Primera ley de la termodinámica

Summary

La primera ley de la termodinámica establece que el cambio en la energía interna de un sistema es igual al calor aplicado más el trabajo realizado. A partir de esta ecuación, se pueden clasificar varios procesos termodinámicos, como adiabáticos, isobáricos, isovolumétricos e isotérmicos. Los procesos adiabáticos no implican intercambio de calor, los isobáricos mantienen una presión constante, los isovolumétricos mantienen un volumen constante, y los isotérmicos mantienen la temperatura constante. En cada tipo de proceso, el trabajo y el calor afectan la energía interna de diferentes maneras, según las condiciones del sistema.

Takeaways

• 😀 La primera ley de la termodinámica establece que el cambio en la energía interna de un sistema es igual al calor aplicado más el trabajo realizado sobre el sistema.
• 😀 Cuando el calor se transfiere al sistema o se realiza trabajo sobre él, ambos valores tienen signos positivos; si el sistema libera calor o realiza trabajo, los valores son negativos.
• 😀 El calor y el trabajo son las principales formas de entrada y salida de energía de un sistema, afectando variables de estado como la presión, el volumen y la temperatura.
• 😀 Un proceso adiabático es aquel en el que no hay transferencia de calor entre el sistema y el entorno; solo se transfiere energía en forma de trabajo.
• 😀 En un proceso adiabático, la energía interna cambia solo por el trabajo realizado sobre el sistema, sin que haya un intercambio de calor.
• 😀 Un proceso isobárico ocurre cuando la presión del sistema se mantiene constante, a pesar de los cambios en el volumen debido a la expansión o compresión del gas.
• 😀 En un proceso isobárico, el trabajo realizado es negativo cuando el sistema se expande, ya que empuja el entorno, y es positivo cuando se comprime el sistema.
• 😀 En un proceso isovolumétrico, el volumen del sistema se mantiene constante mientras se aplica calor, lo que resulta en un cambio en la energía interna sin variación en el volumen.
• 😀 En un proceso isovolumétrico, todo el calor aplicado se convierte en energía interna del gas, ya que no hay trabajo realizado sobre el sistema.
• 😀 Un proceso isotérmico es aquel en el que la temperatura del sistema no cambia, a pesar de los cambios en la energía interna debido a la compresión o expansión del gas.
• 😀 En un proceso isotérmico, el trabajo realizado es igual al calor liberado por el sistema, y el cambio en la energía interna es igual a cero, ya que la temperatura se mantiene constante.

Q & A

¿Qué establece la primera ley de la termodinámica?

La primera ley de la termodinámica establece que el cambio en la energía interna de un sistema es igual al calor aplicado más el trabajo realizado sobre el sistema.

¿Qué significa que el trabajo y el calor tengan signos positivos o negativos en la termodinámica?

El trabajo y el calor tienen signo positivo cuando se aplican al sistema, y signo negativo cuando el sistema libera calor o realiza trabajo sobre otro sistema.

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

El calor y el trabajo son las formas de entrada y salida de energía en un sistema. El cambio en la energía interna de un sistema depende de estos dos factores.

¿Qué caracteriza a un proceso adiabático?

En un proceso adiabático, no hay transferencia de calor, solo se realiza trabajo sobre el sistema, lo que cambia la energía interna del sistema.

¿Cómo afecta un proceso adiabático a la energía interna del sistema?

En un proceso adiabático, el cambio en la energía interna del sistema depende únicamente del trabajo realizado, ya que no hay transferencia de calor.

¿Qué sucede en un proceso isobárico?

En un proceso isobárico, la presión del sistema se mantiene constante mientras el volumen cambia, como en el caso de un globo al que el sol aumenta la temperatura, haciendo que se expanda.

¿Cómo se calcula el trabajo realizado en un proceso isobárico?

El trabajo en un proceso isobárico se calcula multiplicando la presión constante por la diferencia en el volumen. Si el volumen aumenta, el trabajo es negativo, y si disminuye, el trabajo es positivo.

¿Qué ocurre en un proceso isovolumétrico?

En un proceso isovolumétrico, el volumen se mantiene constante mientras se aplica calor al sistema, lo que provoca un aumento en la energía interna del gas.

¿Cómo se relaciona el calor con la energía interna en un proceso isovolumétrico?

En un proceso isovolumétrico, todo el calor aplicado se convierte en energía interna del gas, ya que el volumen no cambia y no se realiza trabajo.

¿Qué caracteriza a un proceso isotérmico?

En un proceso isotérmico, la temperatura del sistema permanece constante, lo que significa que cualquier aumento en la energía interna debido al trabajo realizado se compensa con la pérdida de calor hacia el entorno.