Procesos termodinámicos isobárico, isocórico, isotérmico y adiabático

Proceso Termodinámico

La termodinámica es el estudio de las transferencias de energía en un sistema, entendida a través de los parámetros de calor, trabajo y temperatura. Considere este ejemplo relacionado: llena una bañera con agua caliente y entra. Inicialmente, debido a que la temperatura del agua es mayor que la temperatura de su cuerpo, el baño se siente cómodo y cálido. Gradualmente, el calor del agua se transfiere a tu cuerpo y el baño comienza a enfriarse hasta alcanzar la temperatura corporal. Debido a que no es un sistema cerrado, el agua continuará enfriándose a medida que pierde calor con el aire hasta que la bañera esté incómodamente fría y usted decida salir.

Sistemas Termodinámicos

Cuando se habla de termodinámica, un sistema se refiere a los objetos que se examinan y el entorno se refieren a todo lo demás. En el ejemplo de la bañera, el sistema se refiere a la bañera, incluyendo el agua y el individuo en ella. El entorno incluye el baño y todo lo que hay en él, incluido el aire. Hay tres tipos diferentes de sistemas termodinámicos: abiertos, cerrados y aislados. Un sistema abierto se refiere a un sistema en el que la materia y la energía se transfieren entre él y el entorno. Por ejemplo, una olla de agua hirviendo en la cocina sin la tapa es un sistema abierto. Tanto el calor como el vapor de agua pueden transferirse de la olla a la estufa o al ambiente circundante. Un sistema cerrado se refiere a un sistema en el que solo se transfiere energía entre él y el entorno. Si coloca una tapa encima de la olla de agua hirviendo, se convierte en un sistema cerrado. Es posible que aún se pierda calor en la cocina y en la atmósfera, pero no puede salir vapor de agua ni materia. Un sistema aislado se refiere a un sistema en el que ni la materia ni la energía se transfieren entre él y el entorno. Un termo tapado lleno de agua caliente es un ejemplo de sistema aislado. Dado que un termo está diseñado para retener el calor, el calor y el vapor de agua no se pierden en su entorno. Los sistemas aislados suelen ser los más útiles, ya que los factores ambientales pueden ignorarse en gran medida. Sin embargo, no existen sistemas verdaderamente aislados.

Cuatro tipos de procesos termodinámicos

Los procesos termodinámicos son las transferencias de energía, en forma de calor, entre o dentro de un sistema. Hay cuatro tipos diferentes de procesos termodinámicos: isobárico, isocórico, isotérmico y adiabático.

isobárico

Un proceso isobárico es un proceso en el que la presión en el sistema permanece constante. Se deriva de las palabras griegas isos , que significa constante, y baros , que significa presión. La presión es la fuerza de las moléculas ejercidas contra las paredes del sistema, la cámara. La temperatura es proporcional a la velocidad de las moléculas dentro del sistema. Considere una cámara de gas de sistema cerrado con un pistón móvil que controla el volumen. En un sistema isobárico, el aumento de la temperatura del gas expande el gas y, por lo tanto, expande el volumen total del sistema. Debido a que el pistón permite que el volumen del sistema cambie con la temperatura, la presión permanecerá constante. En un proceso isobárico , el trabajo realizado sobre el sistema se encuentra usando la siguiente ecuación: W = Pi*dV W se refiere al trabajo realizado en el sistema, Pi se refiere a la presión inicial del sistema y dV se refiere al cambio en el volumen del sistema.

isocórico

Un proceso isocórico es un proceso en el que el volumen del sistema permanece igual. Se deriva de las palabras griegas isos y khora , que significan espacio. Considere la misma cámara de gas de sistema cerrado esta vez sin el pistón móvil. A medida que las moléculas de gas se expanden, ejercen más y más fuerza contra las paredes de la cámara. Dado que el volumen del recipiente permanece constante, al aumentar la temperatura del gas aumentará la presión del sistema. En un proceso isocórico , el cambio de presión o temperatura del sistema se encuentra usando la siguiente ecuación: P1/T1 = P2/T2 P1 se refiere a la presión inicial y P2 se refiere a la presión final. T1 se refiere a la temperatura inicial y T2 se refiere a la temperatura final.

isotérmico

Un proceso isotérmico es un proceso en el que la temperatura del sistema permanece constante. Se deriva de las palabras griegas isos y therme , que significan calor. En este proceso, la energía térmica se transfiere tan lentamente que se mantiene el equilibrio térmico. Esta vez, considere nuevamente la olla destapada con agua hirviendo. Una vez en ebullición, aunque se esté aplicando calor constante al sistema, la temperatura del agua seguirá siendo la misma. Esto se debe al hecho de que el exceso de energía también puede transferirse al entorno (la atmósfera). En un proceso isotérmico, cuando se realiza trabajo en un sistema, debe haber una liberación de energía térmica del sistema a su entorno. En un proceso isotérmico , el cambio de presión y volumen del sistema se encuentra usando la siguiente ecuación: P1V1=P2V2 P1 se refiere a la presión inicial y P2 se refiere a la presión final. T1 se refiere a la temperatura inicial y T2 se refiere a la temperatura final.

Adiabático

Un proceso adiabático es un proceso en el que no se transfiere energía térmica fuera del sistema. A diferencia de un proceso isotérmico, en el que la energía térmica se transfiere fuera del sistema para mantener una temperatura constante, los procesos adiabáticos ocurren en ambientes aislados, evitan la transferencia de energía térmica y provocan un cambio en la temperatura del sistema. Un ejemplo de tal proceso sería una cámara de gas aislada con un pistón móvil. Bajar el pistón para disminuir el volumen aumentaría la presión y la temperatura del sistema. Levantar el pistón para aumentar el volumen disminuiría la presión y la temperatura. Para que esto ocurra, el sistema debe estar completamente aislado o el trabajo realizado en el sistema debe realizarse a una velocidad muy alta. La ecuación para el proceso adiabático es: PVy = constante Donde P se refiere a la presión, V se refiere al volumen y y se refiere a la relación entre la capacidad calorífica, o la cantidad de calor necesaria para cambiar el sistema en una unidad de temperatura, a presión constante y la capacidad calorífica a volumen constante. .

Resumen de la lección

La termodinámica se refiere a las transferencias de energía en un sistema, entendidas a través de los parámetros de calor, trabajo y temperatura. Hay tres tipos diferentes de sistemas termodinámicos: abiertos, cerrados y aislados. En un sistema abierto , la energía y la materia se transfieren libremente entre él y el entorno. En un sistema cerrado, solo se transfiere energía. En un sistema aislado , no se transfiere energía ni materia entre el sistema y su entorno. Hay cuatro tipos de procesos termodinámicos: isobárico, isocórico, isotérmico y adiabático. En cada proceso, una variable permanece constante. Cuando se aplica trabajo en un proceso isobárico , la presión permanece constante a medida que cambian el volumen y la temperatura. En un proceso isocórico , el volumen permanece constante a medida que cambian la presión y la temperatura. Cuando se aplica trabajo en un proceso isotérmico , la temperatura dentro del sistema permanece constante a medida que cambian la presión y el volumen. Esto es posible debido a una pérdida de energía térmica del sistema. En un proceso adiabático, la temperatura, la presión y el volumen cambian cuando se realiza trabajo en el sistema. Procesos adiabáticos sólo puede ocurrir en un sistema perfectamente aislado o a altas velocidades.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador