procesos termodinámicos


Proceso isotérmico
Se denomina proceso isotérmico o proceso isotermo al cambio reversible en un sistema termodinámico, siendo dicho cambio a temperatura constante en todo el sistema. La compresión o expansión de un gas ideal puede llevarse a cabo colocando el gas en contacto térmico con otro sistema de Capacidad calorífica muy grande y a la misma temperatura que el gas; este otro sistema seconoce como foco calórico. De esta manera, el calor se transfiere muy lentamente, permitiendo que el gas se expanda realizando trabajo. Como la energía interna de un gas ideal sólo depende de la temperatura y ésta permanece constante en la expansión isoterma, el calor tomado del foco es igual al trabajo realizado por el gas: Q = W.

Una curva isoterma es una línea que sobre un diagrama representalos valores sucesivos de las diversas variables de un sistema en un proceso isotermo. Las isotermas de un gas ideal en un diagrama P-V, llamado diagrama de Clapeyron, son hipérbolas equiláteras, cuya ecuación es P•V = constante.


Una expansión isotérmica es un proceso en el cual un gas se expande (o contrae), manteniendo la temperatura constante durante dicho proceso, es decir que T1 = T2para los estados inicial (1) y final (2) del proceso isotérmico. Aplicando el primer principio de la termodinámica se obtiene:
dQ=dU+dW
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:
U = Q - 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.

Gráfica Volumen vs Presión: en el proceso isobárico la presión es constante. El trabajo (W) es la integral de la presión respecto al volumen.
Una expansión isobárica es un proceso en el cual un gas se expande (o contrae) mientras que la presión del mismo no varía, es decir si en un estado 1 del proceso lapresión es P1 y en el estado 2 del mismo proceso la presión es P2, entonces P1 = P2. La primera ley de la termodinámica nos indica que:

Proceso isocorico.
Un proceso isocórico, también llamado proceso isométrico o isovolumétrico es un proceso termodinámico en el cual el volumen permanece constante;
V = 0. Esto implica que el proceso no realiza trabajo presión-volumen, ya que éste se definecomo:
W = P V
Donde P es la presión (el trabajo es positivo, ya que es ejercido por el sistema).
En un diagrama P-V, un proceso isocorico aparece como una línea vertical.

Proceso isocorico en un diagrama P-V
Cálculo del Trabajo (W)

Puesto que no existe desplazamiento, el trabajo realizado por el gas es nulo.


Cálculo de la Variación de la Energía Interna (ΔU)

Aplicandola primera ley de la termodinámica, podemos deducir que ΔU, el cambio de la energía interna del sistema, es:





Para un proceso isocorico, es decir a volumen constante, todo el calor que transfiramos al sistema aumentará a su energía interna U.

Cálculo del calor entregado

Si la cantidad de gas permanece constante, entonces el incremento de energía será proporcional al incremento detemperatura,

Donde CV es el calor específico molar a volumen constante.


Adiabático
En termodinámica se designa como proceso adiabático a aquél en el cual el sistema (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno. Un proceso adiabático que es además reversible se conoce como proceso isoentrópico. El extremo opuesto, en el que tiene lugar la máxima transferenciade calor, causando que la temperatura permanezca constante, se denomina proceso isotérmico.
En otras palabras se considera proceso adiabático a un sistema especial en el cual no se pierde ni tampoco se gana energía calorífica. Esto viene definido según la primera ley de termodinámica describiendo que Q=0
Si se relaciona el tema del proceso adiabático con las ondas, se debe tener en cuenta...