Biofísica 3 Termodinámica (20) 21. Primer principio

Explique, aplicando el primer principio de la termodinámica, los siguientes fenómenos:

 

a) Un fósforo puede encenderse tanto raspándolo contra la caja como al ponerlo en contacto con la llama.

 

ΔU = Q – L (Primer principio)

 

Donde

ΔU = variación de la energía interna

Q = calor

L = trabajo

 

Si se raspa el extremo, el sistema recibe trabajo (L < 0) à la energía interna aumenta (ΔU  > 0) à  T alcanza la temperatura de combustión.

Si se acerca el fósforo a una llama, el sistema recibe calor (Q > 0) à la energía interna aumenta (ΔU  > 0) à  T alcanza la temperatura de combustión.

 

b) Una expansión rápida del gas contenido en una garrafa produce una disminución de su temperatura.

Al aumentar el volumen del gas, aumenta el trabajo entregado por el gas (L > 0) à la energía interna disminuye (ΔU  < 0) à  T disminuye.

 

c) Al frotar rápidamente dos ramas secas se produce una llama. ¿Por qué este procedimiento debe hacerse rápidamente?

Frotando rápidamente se le entrega trabajo, el sistema recibe trabajo (L < 0) à la energía interna aumenta (ΔU  > 0) à  T alcanza la temperatura de combustión.

Debe hacerse rápidamente para que las ramas no intercambien calor (Q = 0) con el medio ambiente

 

d) Si se agita un recipiente de telgopor lleno de hielo picado, el hielo se derrite

El recipiente de telgopor es adiabático (Q = 0).

Al agitar el hielo se le entrega energía cinética a las partículas de hielo, trabajo para el sistema, el sistema recibe trabajo ( L < 0) à la energía interna aumenta (ΔU  > 0) à  T aumenta la temperatura hasta la temperatura de fusión y comienza a cambiar de estado del hielo.