Tipos de transformaciones

Termodinámica

Unidad 2. Primera ley de la termodinámica

2.2.4. Aplicaciones de la primera ley de la termodinámica

Tipos de transformaciones
Transformaciones adiabáticas Se llama transformación adiabática a cualquier proceso en el cual un sistema no recibe ni pierde calor, para lo cual sería necesario que el sistema estuviera rodeado por un aislador perfecto del calor, o bien que elmedio ambiente se mantuviera a la misma temperatura que el sistema. Cuando un gas sufre una expansión o compresión rápida, aún cuando las paredes del recipiente donde esté contenido no sean aislantes, esta transformación se puede considerar adiabática, ya que como el proceso se efectúa rápidamente entonces no entrará ni saldrá una cantidad apreciable de calor en el pequeño intervalo de tiempo en queocurre el proceso. Así pues en una transformación adiabática la cantidad de calor que entra o sale del sistema es cero, de donde aplicando la Primera Ley de la Termodinámica , se tiene que Si en un proceso adiabático el sistema se expande, entonces este realiza un trabajo positivo manera que el cambio en la energía interna será negativo, esto es , de ,

De acuerdo con esta última expresión setiene que si un sistema efectúa trabajo adiabático, entonces la energía interna del sistema disminuye, ya que el trabajo se realiza a expensas de esta energía interna. Una disminución en la energía interna de un gas implica una reducción de su temperatura. En el caso de que el sistema sufra una compresión adiabática, entonces se hará un trabajo sobre el sistema el cual es negativo , y como de acuerdoa la primera ley de la termodinámica, entonces se tiene , es decir , de donde se tiene que la energía interna final es mayor que la energía interna inicial, esto es, la energía interna aumenta en una compresión adiabática, y en este caso habrá una disminución de la temperatura del sistema.

Gas contenido en un cilindro provisto de un émbolo.

En un proceso adiabático, la energía interna de unsistema aumenta en la misma cantidad de trabajo efectuado sobre él. Asimismo si en una transformación adiabática el sistema hace trabajo entonces la energía interna disminuye en la cantidad de trabajo que realice. Para llevar a cabo un proceso adiabático se puede considerar como sistema una cierta masa de gas, que bien puede ser aire, contenido en un cilindro construido de material aislante,provisto de un émbolo que se puede mover libremente como el que se muestra en la imagen. El calor no puede entrar en el sistema, ni pasar del sistema a su medio ambiente, de manera que la única interacción que se permite entre el sistema y su medio ambiente es mediante la realización de un trabajo. Así pues una transformación adiabática ocurre cuando se pone o se quita una masa sobre el émbolo, demanera que el gas puede comprimirse o dilatarse contra el émbolo. Los procesos adiabáticos son importantes en ingeniería, ya que la dilatación de los gases calientes en una máquina de combustión interna, la compresión del aire en una máquina diesel, son aproximaciones a procesos adiabáticos.
Educación Superior Abierta y a Distancia • Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales

1Termodinámica

Unidad 2. Primera ley de la termodinámica

2.2.4. Aplicaciones de la primera ley de la termodinámica

Transformación isobárica Se llama transformación isobárica la que ocurre a presión constante, mientras que el volumen cambia en una cantidad finita. En una transformación isobárica tanto el trabajo realizado como el calor transferido son diferentes a cero. Considérese un sistema formadopor agua en un recipiente cilíndrico provisto de un émbolo que se puede mover libremente sin fricción, como se muestra en la animación.

Agua contenida en un cilindro provisto de un émbolo.

A este sistema se le puede transferir calor por medio de una fuente. Si el proceso continúa entonces durante el tiempo suficiente, entonces el agua hierve y una parte de ella se convierte en vapor. El...