Conceptos de termica

Proceso isentrópico
Es un proceso en el que la entropía del fluido que forma el sistema permanece constante.

Donde es la cantidad de energía que el sistema gana por calentamiento, es la temperatura del sistema, y es el cambio en la entropía. El símbolo de igualdad implicaría un proceso reversible. En un proceso isentrópico reversible no hay transferencia de energía calorífica, y por tanto elproceso es también adiabático.
Se denomina proceso isentrópico a aquel proceso en el cual la entropía del sistema permanece incambiada. La palabra isoentrópico se forma de la combinación del prefijo “iso” que significa “igual” y la palabra entropía.
Si un proceso es completamente reversible, sin necesidad de aportarte energía en forma de calor, entonces el proceso es isentrópico.
En losprocesos isentrópicos o reversibles, no existe intercambio de calor del sistema con el ambiente, entonces se dice que el proceso es también adiabático.
Para lograr que un proceso reversible sea isoentrópico, se aísla térmicamente el sistema, para impedir el intercambio de calor con el medio ambiente.
Muchos sistemas de ingeniería, como bombas, turbinas y difusores son esencialmente adiabáticos (nointercambian calor con el medio), y funcionan mejor cuando las irreversibilidades como la pérdida de energía por fricción, son minimizadas. De esta manera, los procesos isentrópicos son útiles como modelo de procesos reales, y también se puede
Si suponemos un gas ideal, podemos decir que un flujo de este gas, que sea adiabático y reversible, es un flujo isentrópico.
Si tenemos a dicho gas en unsistema cerrado, podemos decir que el cambio de energía es igual a la suma del trabajo más el calor aportado:

En un proceso isentrópico, la variación de calor dQ es igual a cero, entonces tenemos que el cambio de energía dU es igual al trabajo realizado sobre el sistema (dW).
Como estamos considerando un gas ideal como sistema, sobre el cual se ejerce una fuerza de compresión o descompresión, eltrabajo realizado sobre el gas está relacionado con la variación de su volumen como describe la siguiente fórmula:

Donde p es la presión y dV la variación de volumen del gas.
Como dijimos más arriba, en el proceso isentrópico el trabajo es igual al cambio de energía del sistema y depende de la presión y el volumen del gas, entonces el cambio de energía también dependerá de la presión y elvolumen:

La descompresión rápida de un gas, en un compresor aislado térmicamente, es un proceso casi isentrópico. Esto se puede demostrar experimentalmente, si se cuenta con compresor y un contenedor de gas comprimido aislado térmicamente, con indicadores de temperatura y de presión, que además cuente con una válvula de liberación rápida del gas. Lo que se debe hacer es tomar los datos de presión ytemperatura y graficarlos. Luego comparar los resultados con lo que sucedería en un proceso isentrópico. Los resultados serán similares.

S observa un dispositivo con el cual se puede llevar a cabo el experimento descrito, son su fuente de aire comprimido, indicador de presión, indicador de temperatura y válvula de apertura rápida.

Proceso politrópico
Un proceso de expansión y compresión degases donde la presión y el volumen se relacionen, como sucede a menudo, mediante una ecuación de la forma
PVn = C
Donde n y C son constantes, se denomina proceso politrópico. Así pues, en un proceso de esta clase, el producto de la presión y la enésima potencia del volumen es una constante. Dicho de otro modo: si P1 y V1 son la presión y el volumen en un estado del proceso, y P2 y V2 son lapresión y el volumen en otro estado del proceso.
Una transformación politrópica es un cambio de estado en el que varía todas las propiedades (presión, volumen, temperatura, entropía, etc). También en este proceso existe transmisión o transferencia de calor y para su análisis se lo considera a este proceso como internamente reversible. En las figuras siguientes mostramos los diagramas p-V y T-s,...