Comprension Adiabatica

Compresión adiabática.
En un sistema simple, típicamente contamos con el calor específico molar , el coeficiente de expansión térmica y la compresibilidad isotérmica como datos. Buscamos en primer término una expresión para las variaciones de la temperatura a medida que cambia la presión en este proceso a entropía constante. Utilizando la relación (2) se obtiene

La derivada del últimomiembro tiene como variables independientes a y , que corresponden al potencial de Gibbs

con lo cual

También pueden hallarse los cambios de utilizando la relación de Gibbs-Duhem en la forma para escribir

o bien

Expansión adiabática
La pérdida de exergía debida a una transferencia de calor irreversible se puede mostrar en un diagrama , como en la figura . Estos diagramas se suelenemplear para ilustrar el funcionamiento de intercambiadores de calor isobáricos en estado estacionario. El fluido 2 es agua que se caliente hasta su punto de ebullición, se evapora, y se recaliente el vapor. El fluido 1 no sufre un cambio de fase. El área bajo cada una de las curvas es, por supuesto, igual (ya que representa el flujo de calor intercambiado). El área del rectángulo bajo la línea derepresenta la pérdida de exergía, .
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Figura: Pérdida de exergía en un intercambiador de calor. |
La pérdida de exergía también puede ilustrarse en un diagrama , como el de la figura . La pérdida de exergía está representada por la longitud del segmento vertical que va desde la entalpía del punto común , hasta la isotérmica .
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Figura: Pérdida de exergía en un intercambiador de calor,presentada en un diagrama entalpía-entropía. |
La pérdida de exergía debida a efectos de fricción puede calcularse a partir del calor de fricción, , que absorbe un cuerpo a una temperatura, . Ésta viene dada por:
| (6.29) |

Es evidente que la pérdida de exergía será menor cuanto mayor sea la temperatura.
En la figura se muestra una expansión adiabática en un diagrama . A partir de estediagrama puede calcularse fácilmente la pérdida de exergía por efectos de fricción. El área bajo la curva adiabática de la expansión irreversible representa el calor de fricción (esto es, el calor disipado en la fricción). En la figura se presentan dos casos:
* Si la temperatura de la expansión está por debajo de , entonces la pérdida de exergía es mayor que el calor de fricción disipado en laexpansión
* En cambio, si la temperatura de la expansión es superior a , la pérdida de exergía por efectos de fricción es inferior al calor disipado.
La pérdida de exergía por efectos de fricción disminuye el trabajo útil obtenido en la expansión. Además, si la expansión forma parte de un ciclo de refrigeración, la disminución de la exergía del fluido merma su capacidad refrigerante. Portanto, el análisis de exergía es fundamental en el estudio de los procesos de refrigeración.
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Figura: Comparación del calor de fricción y la pérdida de exergía en una expansión adiabática. |
http://gpinch.sourceforge.net/pinch/node61.html
http://www.famaf.unc.edu.ar/~gcas/termo1/clases/node49.html
Procesos reversibles e irrevesibles
El cambio en un proceso reversible es lento de tal formaque la transición es de un estado de equilibrio a otro. Si ocurre una salida del equilibrio, ésta es muy pequeña. Por ejemplo, un pequeño aumento de temperatura en el sistema hace que ceda energ|'ia al entorno hasta alcanzar de nuevo el equilibrio. Podemos decir que en un proceso reversible se regresa al estado inicial mediante un cambio diferencial en el entorno.
El cambio en un procesoirreversible es muy rápido y no se sabe exactamente qué ocurre en la transición hasta que se alcanza el equilibrio. El sistema para de un estado de equilibrio inicial a otro final, mediante una serie de estados del no equilibrio. La presión y la temperatura sólo están bien definidos en el en el equilibrio.
En la práctica todos los procesos son irreversibles; un proceso reversible es ideal, pero...