Ecuación de Clapeyron

 Las relaciones de Maxwell tienen implicaciones de largo alcance para la investigación en la termodinámica y con frecuencia se utilizan para deducir relaciones termodinámicas útiles.

La ecuación de Clapeyron es una de esas relaciones, y permite determinar el cambio de entalpía asociado con un cambio de fase (como la entalpía de vaporización hfg) a partir sólo del conocimiento de datos de P, v y T.

A cierta presión, la temperatura a la cual una sustancia pura cambia de fase se llama temperatura de saturación.

Usando la relación de Maxwell determine una relación para

 para un gas cuya ecuación de estado es P (V-b) = RT 

Usando la relación de Maxwell determine

  para un gas cuya ecuación es de van der Valls  

Usando la relación de maxwell y la relación de  estado de gas ideal para

 para un gas ideal 

Principios Básicos sobre derivadas parciales

Ecuaciones Exactas

Nota: Puesto que todas las propiedades termodinámicas de una sustancia quedan determinadas por el estado en cuestión, todas las propiedades tienen una diferencial total exacta.

Relaciones De Derivadas Parciales

En algunas circunstancias es conveniente relacionar varias propiedades termodinámicas  por ejemplo  P= P (T,V)  ;  T= T(S,V)

Ejemplo Abstracto

W= W (X,Y)

Y= y (X,Z) 

Relaciones De Maxwell

Función de Helmholtz a       a = u - Ts

Función de Gibbs g              g =  h - Ts

·         Las ecuaciones que relacionan las derivadas parciales de las propiedades P,V,T y S de un sistema simple compresible entre si se llaman relaciones de Maxwell

·         Se obtienen a partir de las cuatro ecuaciones de Gibbs

du =Tds- Pdv

 dh =Tds + vdP

Helmholtz

da= du – [Tds- Pdv]

da= du –Tds- Pdv

da= - Pdv–Tds

Gibbs

         dg= dh – [Tds + sdT]

        dg= dh – Tds + sdT

        dg= vdP-sdT

Transferencia de exergía por calor, trabajo y masa

La exergía, como la energía, puede transferirse hacia o desde un sistema en tres formas: calor, trabajo y flujo másico. Esta transferencia es reconocida en la frontera del sistema cuando la exergía la cruza, por lo que representa la exergia ganada o perdida por un sistema durante un proceso. Las únicas dos formas de interacción de exergía asociadas con una masa fija o sistema cerrada son las transferencia de calor y trabajo.
Transferencia de exergia por calor, trabajo y masa

Cambio de Exergía de un sistema

La propiedad exergía es el potencial de trabajo de un sistema en un ambiente especificado y representa la cantidad máxima de trabajo útil que puede obtenerse cuando el sistema llega al equilibro con el ambiente. La exergía a diferencia de la energía, va a depender tanto del estado del ambiente como del estado del sistema, es una propiedad de combinación.  

La exergía de un ambiente en equilibrio con su ambiente es cero. La exergía termo-mecánica, por lo tanto no se toma en cuenta cualquier tipo de reacciones químicas y de mezclado. Por ejemplo un sistema en un estado muerto restringido está a la temperatura y la presión del ambiente y no tiene energías cinéticas o potencial relativas al ambiente, sin embargo puede tener una composición química diferente a este.

EXERGÍA: Potencial de trabajo de energía.

El potencial de trabajo de la energía contenida en un sistema en un estado especificado es simplemente el trabajo útil máximo que puede obtenerse del sistema. El trabajo va a depender de:

En un análisis de exergía se especifica el estado inicial, por lo tanto no es una variable.

 La salida de trabajo se maximiza cuando el proceso entre dos estado especificados se ejecuta de manera reversible y está en el estado muerto al final del proceso. Para ello se debe especificar:

Energía disponible, Trabajo máximo y Disponibilidad.

Segunda ley de la termodinámica expresa la imposibilidad de convertir total y continuamente el calor en trabajo. También dice sobre el límite de perfección de toda máquina térmica que opera entre los límites de temperatura constante.

Entropía

Todo proceso es “degenerativo” en cuanto realizar un trabajo.

¿Qué cantidad de calor subministrado o disipado por un sistema puede convertirse como máximo en trabajo?

 

Termodinámica II

La termodinámica es la ciencia de la energía. La energía se puede considerar como la capacidad para causar cambios. Una de las más importantes y fundamentales leyes de la naturaleza es el principio de conservación de la energía. Expresa que durante una interacción, la energía puede cambiar de una forma a otra pero su cantidad total permanece constante, es decir, LA ENERGÍA NO SE CREA NI SE DESTRUYE.

La ley cero de la termodinámica establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí.

La primera ley de la termodinámica es simplemente una expresión del principio de conservación de la energía y sostiene que la energía es una propiedad termodinámica. 

La segunda ley de la termodinámica afirma que la energía tiene calidad así como cantidad, los proceso reales ocurren hacia donde disminuye la calidad de la energía.

Fuente:

Cenguel, Séptima Edición. Termodinámica.