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Cap. 13. Calor y la Primera Ley de la Termodinámica
y se simboliza por U, el cambio de energía interna es ∆U = Uf – Ui, entonces
se puede escribir la primera ley de la termodinámica:
∆U = Uf – Ui = Q – W (13.6)
En la ecuación 13.6, Q es positivo (negativo) si se le agrega (quita) calor al
sistema y W es positivo cuando el sistema realiza trabajo y negativo cuando se
realiza trabajo sobre el sistema. La forma correcta de escribir la ecuación 13.6
es considerando diferenciales, ya que si se le agrega o quita una pequeña cantidad
de calor dQ al sistema y se realiza una cantidad de trabajo diferencial dW
por o sobre el sistema, la energía interna cambia en una cantidad dU:
dU = dQ – dW (13.7)
En escala microscópica, la energía interna de un sistema incluye la energía
cinética y potencial de las moléculas que constituyen el sistema. Para un gas,
el aumento de energía interna se asocia con el aumento de energía cinética de
las moléculas, es decir con su temperatura. Al igual que en el caso de la mecánica,
en termodinámica no interesa conocer la forma particular de la energía
interna, sino que interesan solo sus variaciones ∆U. Por lo tanto, se puede elegir
cualquier estado de referencia para la energía interna, ya que se han definido
solo sus diferencias, no sus valores absolutos. En la ecuación 13.7, tanto
dQ como dW son diferenciales inexactas, pero dU es una diferencial exacta.
13.6.1 Casos particulares.
Sistema aislado.
Para un sistema aislado, que no interactúa con los alrededores, no hay transferencia
de calor, Q = 0, el trabajo realizado también es cero y por lo tanto no
hay cambio de energía interna, esto es, la energía interna de un sistema aislado
permanece constante:
Q = W = 0, ∆U = 0 y Uf = Ui
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