termodinamica

PROCESOS EN
TERMODINÁMICA
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN INDIVIDUAL
Se presentan los siguientes procesos termodinámicos con
ejemplificaciones de cada uno: Proceso isométrico,
proceso isobárico, proceso isotérmico, proceso adiabático
y proceso politrópico.

MARTÍNEZ RAYA Edgar Gerardo
28 de marzo de 2010

MARTÍNEZ RAYA Edgar Gerardo

PROCESOS EN TERMODINÁMICA

PROCESO ISOMÉTRICO
Unproceso isométrico (de isovolumétrico), también llamado proceso isocórico, es
un proceso a volumen constante. El camino del proceso en un diagrama p-V es una
línea vertical, llamada isometa. No se efectúa trabajo, porque el área bajo una
curva así es cero. (No hay desplazamiento, así que no hay cambio de volumen).
Puesto que el gas no puede efectuar trabajo, si se añade calor, éste debe invertirsetodo en aumentar la energía interna del gas y, por ende, su temperatura. En
términos de la primera ley de la termodinámica,

Proceso isométrico (con volumen constante).
Todo el calor añadido al has se invierte en aumentar su energía interna, pues no se
efectúa trabajo (W=0); por tanto, Q= U. Aquí también, aunque las isotermas no
intervienen en el proceso isométrico, nos dicen visualmenteque la temperatura del gas
aumenta.

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PROCESOS EN TERMODINÁMICA

Así que:
(Proceso isométrico con gas ideal)

EJEMPLO:
Consideremos el siguiente ejemplo de proceso isométrico en acción.
Muchas latas de aerosol "vacías" contienen restos de gases impulsores a una
presión aproximada de 1 [atm] (supondremos 1.00 [atm]) a 20 [°C]. La lata lleva la
advertencia:"No ponga esta lata en un incinerador ni en una fogata."
a) Explique por qué es peligroso poner el fuego una lata de éstas.
b) Calcule el calor añadido a una lata de 0.50 [l] de este tipo si se le tira al
fuego, suponiendo que contiene un gas diatómico ideal que inicialmente
está a 20 [°C] y alcanza el equilibrio a la temperatura del fuego, de 2000 [°F].
c) ¿Qué presión final tendrá el gas?RAZONAMIENTO:

Este proceso es isométrico; por tanto, todo el calor se invierte en aumentar la
energía interna del gas. Cabe esperar que aumente la presión, y es ahí donde
radica el peligro. Podemos determinar el número de moléculas a partir de la ley de
los gases ideales. Si combinamos esto con el cambio de temperatura, podremos
calcular la transferencia de calor, porque conocemos el calorespecífico (¿cómo?),
Por último, obtendremos la presión final usando la ley de los gases ideales.
SOLUCIÓN:

Dado:

Hallar:

P1 = 1 [atm] = 1.01 x 10 5 [N/m2]
a) Explicar el peligro de calentar la lata
-4
3
V1 = 0.500 [l] = 5.00 x 10 [m ]
b) Q (calor añadido al gas)
T1 = 20 [°C] = 293 [K]
c) P2 (presión final del gas)
3
3
T2 = 2000 [°F] = 1.09 x 10 [°C] = 1.37 x 10 [K]
cv = 20.8[J / (mol K)] (de tablas)

MARTÍNEZ RAYA Edgar Gerardo

PROCESOS EN TERMODINÁMICA

a) Cuando se añade calor, todo se invierte en aumentar la energía interna del gas.
Con volumen constante, la presión es proporcional a la temperatura, así que la
presión final será mayor que 1 [atm]. El peligro es que el recipiente haga explosión
y se desintegre en fragmentos metálicos como una granada sise excede su presión
máxima de diseño.
b) Para calcular el calor añadido, necesitamos el número de moles, n. Despejamos
n de la ley de los gases ideales:

Con base en el calor específico molar a volumen constante, obtenemos Q:

c) La presión final del gas se determina directamente de la ley de los gases ideales:

MARTÍNEZ RAYA Edgar Gerardo

PROCESOS EN TERMODINÁMICA

PROCESOISOTÉRMICO
Un proceso isotérmico es un proceso a temperatura constante (iso = igual, térmico
= de temperatura). En este caso, el camino del proceso se denomina isoterma, o
línea de temperatura constante. La ley de los gases ideales puede escribirse como P
= nRT/V. Puesto que el gas permanece a temperatura constante, nRT es una
constante. Por tanto, P es inversamente proporcional a V; es decir, P...