Procesos
Termodinámicos
ØISOBÁRICOS
ØISOCÓRICOS
ADIABÁTICOS
La
termodinámica
La termodinámica
estudia la circulación de la energía y como la energía infunde en el
movimiento. La termodinámica se
desarrolló a partir de la necesidad de aumentar la eficiencia de la primera
maquina de vapor.
La mayor parte de las
consideraciones son las leyes dela termodinámica, también se postula la existencia de una magnitud
llamada entropía , que puede ser definida para cualquier sistema. Lo que lleva
a definir conceptos como sistemas termodinámicos y su contorno.
Proceso isobárico
Cuando
una masa de un gas se calienta, manteniendo constante la presión.
Proceso
isobárico
Proceso
Isobárico es aquel proceso termodinámico que ocurre a presión constante. En él,
el calor transferido a presión constante está relacionado con el resto de
variables mediante:
∆Q=∆U+P∆V
,
Donde:
Q=
Calor transferido.
U=
Energía Interna.
P=
Presión.
V =
Volumen.
En un diagrama P-V, un proceso isobárico
aparece como una línea horizontal.
Grafica Volumen vs
Presión, en el proceso isobárico la presión es constante.
El trabajo (W) es la
integral de la presión respecto al volumen.
Proceso isocóricos
Otro
caso especial para la primera ley se presenta cuando no se realizó trabajo, ni
por el sistema ni sobre el sistema.
Este tipo de proceso se conoce como proceso isocórico. También
recibe el nombre de proceso isovolumétrico puesto que no debe
haber cambio en el volumen sin la realización de trabajo.
Un proceso isocórico es aquel
en el que el volumen del sistema permanece constante.
Aplicando
la primera ley a un proceso en el que ΔW=
0, obtenemos
ΔQ=ΔU
Por
lo tanto en un proceso isocórico toda la energía térmica absorbida por un sistema incrementa su
energía interna. En este caso generalmente hay un incremento en la temperatura
de un sistema.
Un
proceso isocórico ocurre cuando se calienta agua en un recipiente a volumen
fijo. A medida de que se suministra calor, el aumento en la energía interna da
por resultado una elevación en la temperatura del agua hasta que esta empieza a
hervir.
Si
se continua incrementando la energía interna, se pone en marcha el proceso de
evaporación. Sin embargo, el volumen del sistema, formado por agua y vapor,
permanece constante y no se realiza trabajo externo.
Cuando
se retira la flama, el proceso se invierte a medida que el calor deja el
sistema a través del fondo del cilindro. El vapor de agua se condensara, y la
temperatura del agua resultante llegara a ser igual a la temperatura ambiente.
Este proceso representa una perdida de calor y el correspondiente en descenso
en energía interna, pero, nuevamente, no se realiza trabajo.
Procesos
adiabáticos
Un proceso adiabático
es aquel en el que no hay intercambios de energía térmica ΔQ entre un sistema y
sus alrededores.
Supongamos que hay un
sistema completamente aislado de sus alrededores, de modo que no puede haber un
intercambio de energía térmica Q. cualquier proceso que ocurra en un entorno
totalmente cerrado, como en una cámara aislada, se denomina proceso adiabático
y en esos casos se dice que el sistema esta rodeado por paredes adiabáticas.
Aplicando la primera
ley a un proceso en el cual ΔQ es igual a 0,
obtenemos:
Δw =
- Δu
En todo proceso
adiabático, el trabajo se realiza a expensas de energía interna. Generalmente,
la disminución de energía térmica
resultante va acompañada de un descenso en la
temperatura.
Un ejemplo es la temperatura adiabática de llama, que es la
temperatura que podría alcanzar una llama si no hubiera pérdida de calor hacia
el entorno. En climatización los procesos de humectación (aporte de vapor de
agua) son adiabáticos, puesto que no hay transferencia de calor, a pesar que se
consiga variar la temperatura del aire y su humedad relativa.El calentamiento y enfriamiento adiabático son procesos que comúnmente ocurren debido al cambio en la presión de un gas. Esto puede ser cuantificado usando la ley de los gases ideales.
