Notas de F´ısica General Cursos propedeúticos INAOE

Trabajo químico
En un sistema con distintos tipos de partículas es posible tener reacciones
que involucren la desaparición de una especie a beneficio de
otra. El trabajo requerido para incrementar en dni el número de moles
(o partículas) de la especie i-ésima está dado por
d − W = µidni,
donde µi es el potencial químico de la especie.
Todas las formas de trabajo involucran relaciones de tipo d − W = XidYi,
siendo Xi,Yi variables termodinámicas. Las variables Xi,Yi que intervienen
en una misma expresión, como por ejemplo p y V , son variables conjugadas.
2.4.2. Enunciado de la primera ley
En un sistema aislado con paredes adiabáticas tenemos que el trabajo
realizado para modificar su estado no depende del proceso y sólo de los
estados inicial y final. Identificamos este trabajo con un cambio en una
variable de estado llamada energía interna, U, de forma que ∆U = Wad. El
cumplimiento de esta relación establece la existencia de la energía interna
como una variable de estado.
En general los procesos no serán adiabáticos, ∆U − W = 0. La conservación
de la energía requiere que la diferencia se manifieste en otra forma
de energía, que viene siendo el calor definido por ∆U −W = Q ≡ Wad −W.
De donde se enuncia la primera ley de la termodinámica como la extensión
del principio de conservación de energía a sistemas térmodinámicos.
El incremento en la energía de un sistema es igual a la cantidad
de energía añadida calentando el sistema más el trabajo mecánico
que se realiza sobre el.
Si U es la energía interna U de un sistema la primera ley se expresa como
∆U = Q + W , (2.8)
donde Q es el calor transferido y W es el trabajo realizado sobre el sistema.
La versión diferencial de la primera ley se escribe como
explicitando que ni W ni Q son variables de estado.
dU = d − Q + d − W , (2.9)
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