breu introducció al Primer Principi de la Termodinàmica i al rendiment

1. Principis de màquines

2. esquema d'aquest tema

3. Translació treball energia mecànica

5. electrostàtica

6. elàstica

7. magnètica

8. Forces conservatives

10. força muscular

11. Força elàstica (llei de Hooke)

12. Potència és l'energia intercanviada per unitat de temps (en 1 segon) es mesura en Watts (SI)

13. Rotació Als eixos dels motors i d'altres màquines trobem moviment de rotació

14. per a un cos amb i partícules:

15. Es defineix el moment d'inèrcia d'un cos com: llavors: per alguns cosos amb una certa simetria:

16. En rotació, quan hi han forces no conservatives: Pel que fa a la potència: en màquines, a M se l'anomena parell motor, Γ en estat estacionari:

18. Kelvin o termodinàmica

19. Fahrenheit

20. Cal recordar: CN, condicions normals: 0ºC i 1 atm

21. Canvis de fase i calor latent Veure les taules de la pàgina 19

22. Recordeu que per a que un cos variï la seva temperatura, la calor que cal donar o treure és: on c e és la calor específica, en kJ /(kg ºC) substància c e (kJ/(kg ºC)) aigua 4,18 alcohol etílic 2,4 coure 0,386 gel (-10ºC) 2,05 mercuri 0,140 plata 0,233 plom 0,128

23. Recordeu també que el poder calorífic, P c , d'una substància és l'energia alliberada en forma de calor a la reacció de combustió d'aquesta substància. Per a un gas, el valor del P c a diferents valors de pressió i temperatura del gas referit al valor del P c en condicions normals (CN) (1atm i 0ºC) és: Les taules solen donar el valor de P c en CN

24. Exemple de càlculs de Q per a una substància que varia la seva temperatura i hi ha canvis d'estat: a b c d e

25. Llei dels gasos perfectes o equació d'estat del gas ideal Condicions de gas ideal: format per partícules sense cap estructura (com boles de billar) que no interaccionen entre sí només quan xoquen. Xoquen d'una forma elàstica (no hi ha pèrdua d'energia ni deformacions). Aquestes condicions es compleixen a molt baixes pressions i altes temperatures, però aplicat fins a unes 10 atm i a temperatures mínimes al voltant del 0 ºC, dóna resultats força aproximats a la realitat ( en general )

26. Llei dels gasos perfectes o equació d'estat del gas ideal p pressió (Pa, atm, bar) V volum (m 3 , l) n nombre de mols (mols) R constant universal dels gasos T temperatura en kelvin

27. per passar d'unes unitats de pressió a unes altres: 1 atm = 101.300 Pa 1 bar = 10 5 Pa per calcular el nombre de mols (1 mol = 6,02 10 23 )

28. Primer principi de la Termodinàmica Energia interna, U : la que posseeix degut al moviment intern de les seves partícules. No es pot calcular, només les seves variacions. A 0 K, U = 0

29. Primer principi de la Termodinàmica El treball , W, pot ser elèctric, gravitatori, magnètic, radiant, etc. És una forma d'intercanviar energia els cossos. Criteris: W > 0 si el sistema fa (dóna) treball / energia W < 0 si cal fer treball sobre el sistema

30. Primer principi de la Termodinàmica La calor és l'altra forma que tenen els cossos per tal d'intercanviar-se energia. Criteris: Q > 0 si l'absorbeix el sistema (entra) Q < 0 si la cedeix el sistema (surt)

31. Primer principi de la Termodinàmica És un principi de conservació de l'energia a Física, Química, etc, hi ha un altre criteri per al treball.

32. Primer principi de la Termodinàmica Estudiarem el Primer Principi aplicat als gasos ideals Els gasos ideals només fan treball d'expansió – compressió Aquest W s'expressa com  W = P d V

33. processos isobàrics: a p constant

34. processos isocòrics: a V constant

35. processos isotèrmics: a T constant demostreu que a l'expansió W > 0

36. processos adiabàtics: a q constant Tenim un proces adiabàtic quan el canvi té lloc molt ràpidament. Relacions adiabàtiques: A  se l'anomena coeficient adiabàtic i depèn del gas

37. processos adiabàtics: a q constant Processos adiabàtics típics: una expansió ràpida o una explosió