El trabajo depende del camino
Dos procesos con los mismos estados extremos pueden encerrar áreas distintas y, por tanto, intercambiar trabajos diferentes.
B.3 · B.4 · GASES Y TERMODINÁMICA
El pistón se mueve. La energía se contabiliza.
Sigue el mismo proceso en el recipiente y en el diagrama p–V. El área se convierte en trabajo y la primera ley explica de dónde procede la energía.
LABORATORIO INTERACTIVO
Predice antes de recorrer el proceso.
Decide qué hará la temperatura y comprueba el balance entre calor, trabajo y energía interna.
GAS + PISTÓN · MISMO ESTADO
DIAGRAMA p–V · ÁREA = W
Naranja: proceso recorrido · Azul: área positiva · Rojo: área negativa · Amarillo: pendiente local dP/dV.
Estado P · V · T100 kPa · 24,9 L · 300 K
Rapidez molecular vrms433 m/s · 1,00×
Choques simulados≈ 250/min
Trabajo W0,00 kJ
Calor Q0,00 kJ
Energía interna ΔU0,00 kJ
Estado inicial: todavía no hay transferencia acumulada de energía.
LECTURA FÍSICA
Una curva, tres balances.
ΔU solo depende de T
Para el gas ideal, la energía interna cambia con la temperatura. En un ciclo completo vuelve al valor inicial: ΔU = 0.
Expansión y compresión
Una expansión da W positivo; una compresión, W negativo. La primera ley mantiene el balance con Q y ΔU.
RECORRIDO DE AULA
Del estado al balance energético.
Fija qué permanece constante
Antes de calcular, identifica si P, V, T o Q permanece constante y anticipa los signos.
Recorre el diagrama
Observa el sentido de la curva y separa una expansión de una compresión.
Interpreta área y pendiente
El área tiene unidades de energía. La pendiente describe el proceso, pero no es trabajo.
Comprueba la primera ley
Verifica siempre que Q − W coincide con ΔU, incluido el ciclo completo.