fisica

Proceso isotérmico
Es aquel en el que la temperatura permanece constante. Se denomina proceso isotérmico o proceso isotermo al cambio de temperatura reversible en un sistema termodinámico, siendo dicho cambio de temperatura constante en todo el sistema.Un proceso isotérmico es por ejemplo la compresión muy lenta de un gas contenido en un recipiente con paredes conductoras del calor. En este caso el gas puede intercambiar calor con el exterior y su temperatura se mantiene durante toda la transformación prácticamente igual a la temperatura del ambiente.
Proceso isotérmico de un gas
Una expansión isotérmica es unproceso en el cual un gas se expande (o contrae), manteniendo la temperatura constante durante dicho proceso, es decir que T1 = T2 para los estados inicial (1) y final (2) del proceso isotérmico. Aplicando el primer principio de la termodinámica se obtiene:
dQ=dU+dW
Entonces integrando la expresión anterior, tomando como estado inicial el estado 1 y estado final el estado 2, se obtiene:∫21dQ=∫21dU+∫21dW ..........(1)
Por la definición de trabajo dada en mecánica se tiene que:
dW=F⃗ ⋅dr⃗
Pero la fuerza F⃗ se puede expresar en función de la presión que se ejerce el gas, y el desplazamiento dr⃗ se puede escribir como dx, entonces:
dW=F⃗ ⋅dr⃗ =PAdx
Pero Adx equivale a dV, el aumento en el volumen del gas durante esta pequeña expansión, entonces el trabajo efectuado por el gas sobre losalrededores como resultado de la expansión es:
dW=PAdx=PdV ..........(2)
Ahora reemplazando (1) en (2) se puede integrar:
∫21dQ=∫21dU+∫21PdV ..........(3)
Pero para integrar la tercera integral, es necesario conocer la forma de variación de la presión P con el volumen, durante el proceso tratado.
En el caso de tratar con gases ideales, se tendría la relación:
PV=nRT⟹P=nRTV ..........(4)Por lo tanto reemplazando (4) en (3) se tiene que:
∫21dQ=∫21dU+∫21nRTVdV
Como los valores n y R son constantes para cada gas ideal, y en este caso la temperatura también es constante, éstas pueden salir fuera de la integral obteniéndose:
∫21dQ=∫21dU+nRT∫21dVV
Ahora integrando:
[Q]21=[U]21+nRT[lnV]21
⟹Q2−Q1=U2−U1+nRT(lnV2−lnV1)
⟹Q2−Q1=U2−U1+nRTln(V2V1) ..........(5)
Pero se sabe que laenergía interna depende sólo de la temperatura (Ver: La energía interna como función de la temperatura), y como en este proceso ésta se mantiene constante, no hay cambio en la energía interna del gas, por lo que la expresión (5) se reduce a:
Q2−Q1=U2−U1+nRTln(V2V1)
⟹Q2−Q1=nRTln(V2V1)
⟹ΔQ=ΔW=nRTln(V2V1)
Por lo tanto, en una expansión isotérmica de un gas perfecto, el calor de entrada es igual altrabajo efectuado por el gas.
Proceso isobárico
Un proceso isobárico es un proceso termodinámico que ocurre a presión constante. La Primera Ley de la Termodinámica, para este caso, queda expresada como sigue:

Donde:
Q = Calor transferido.U = Energía interna. P= Presión.V = Volumen. En un diagrama P-V, un proceso isobárico aparece como una línea horizontal.
Proceso isobárico de un gas
Una expansión isobárica es un proceso en el...