Procesos Adiabaticos En La Vida Cotidiana

Procesos adiabáticos en la vida cotidiana
Publicado el Viernes, 21 de agosto de 2009 por MiGUi en Física
etiquetas: adiabático, cotidiano, proceso, termodinámica
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¿Qué tiene que ver la onda de choque producida por un reactor al atravesar la barrera del sonido al "humo" que sale abrir una botella de champán o al desarrollo de un cumulonimbo? La respuesta es que el proceso termodinámicoque produce las tres cosas es el mismo: son procesos adiabáticos.

 

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Decía Einstein que

"una teoría es tanto más grandiosa cuanto mayor es la sencillez de sus premisas (…) De aquí la profunda impresión que produjo en mi la Termodinámica. Es la única teoríauniversal que (…) estoy convencido que jamás será desechada.
Desde luego la admiración de Einstein no era en vano, pues la Termodinámica partiendo de unos postulados muy sencillos y sugeridos empíricam ente es capaz de desarrollar uno de los pilares fundamentales de la Física Clásica. Aunque existen teorías que profundizan más en el formalismo matemático como puede ser la Mecánica Estadísticasin duda se exige que toda teoría recupere -y amplíe si es posible- los resultados de lo que ya se conoce.

La Termodinámica se puede formular desde distintos puntos de partida. Es decir, partiendo de sus postulados podemos llegar a las diferentes conclusiones desde muchos caminos. El habitual es el conocido como camino histórico o el de las máquinas térmicas. Puesto que las leyes de laTermodinámica fueron enunciadas históricamente en base a estos tipos de máquinas que por aquel entonces comenzaban a despuntar.

Se entiende como máquina térmica aquella máquina que emplea la energía resultante de un proceso termodinámico para producir una determinada cantidad de trabajo. En este contexto, encontramos uno de los primeros ejemplos de "motor" o de "máquina térmica" que es el llamado "ciclode Carnot". El Ciclo de Carnot consiste en 4 pasos por los que atraviesa el sistema: dos isotermas y dos adiabáticas. En las isotermas, el sistema evoluciona manteniendo constante su temperatura y en las adiabáticas no se intercambia calor con el entorno, es decir, el calor permanece constante. Y dado que el calor es una magnitud íntimamente ligada con la entropía, también se llaman procesosisentrópicos.

En el diagrama que acompaña a este texto se representa la presión en la línea vertical y el volumen en la línea horizontal. Supongamos que tenemos un gas encerrado en un pistón y lo calentamos hasta una temperatura [pic]. El proceso 1->2 es una expansión isotérmica. El gas que se encuentra ocupando el mínimo volumen al entrar en contacto con la fuente de calor, lo absorbe pero no cambiasu temperatura, el gas utiliza esa energía para aumentar su volumen. En el proceso 2->3 la expansión isotérmica ha terminado en un punto en el que ya no necesita absorber más calor. Suponiendo que el sistema está sellado térmicamente el sistema continúa expandiéndose. Como no hay calor aportado desde el exterior, el gas se enfría al expandirse y ocupa el volumen máximo posible. En este punto 3->4se pone el foco a temperatura [pic] (siendo [pic]) y el gas se empieza a comprimir. No aumenta su temperatura porque cede calor al foco térmico que está a menor temperatura. Una vez se retira el foco y el sistema vuelve a estar aislado se cierra el ciclo con la compresión adiabática 4->1 en la que el sistema se comprime y recupera el estado inicial.

Se puede demostrar que no existe ningunamáquina térmica que funcione entre dos focos térmicos a distinta temperatura cuyo rendimiento sea mejor que el de una máquina de Carnot entre esos mismos focos térmicos.

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Un bonito ejemplo de una máquina térmica (aunque no es un ciclo de Carnot) ocurre en las "tripas" de un pájaro...