Procesos termodinámicos: isobárico, isocórico, isotérmico y adiabático

Publicado el 1 octubre, 2020

¿Qué son los procesos termodinámicos?

Todo el mundo está caliente (No me malinterprete). O mejor dicho, todo el mundo tiene calor. Cada átomo y molécula de su cuerpo experimenta movimientos aleatorios constantes que son imposibles de predecir. Esos movimientos aleatorios son lo que llamamos energía térmica.

La termodinámica es el estudio del movimiento del calor. Si toca un bloque de hielo, no siempre es agradable a menos que sea un día muy caluroso. Si sacas una sartén caliente del horno, te quemarás. Ambas cosas ocurren debido a la rapidez con que se mueve el calor. El calor de la olla caliente llega rápidamente a tu mano y, al tocar un cubito de hielo, pierdes rápidamente el calor de tu propio cuerpo. El calor se transfiere de lugares calientes a lugares fríos; en otras palabras, el calor se propaga. El calor o el frío extremos pueden dañar nuestros tejidos, por lo que es muy importante entenderlo. También es la forma en que hemos podido construir refrigeradores y conservadoras con aislamiento para llevar a la playa.

Estos son ejemplos de las muchas cosas que podemos hacer con el calor si entendemos cómo se mueve dentro o entre sistemas. Un sistema es solo un objeto o un área en particular que estamos viendo. Nuestro sistema podría ser el interior de un termo, o podría ser todo el cuerpo humano o solo nuestra piel, o el gas dentro de un pistón. Elegimos el sistema que queremos ver por conveniencia.

Entonces podemos ver cómo el calor entra, sale y dentro de ese sistema. Podemos ver cómo cambia el sistema. Un proceso termodinámico es cualquier proceso que involucra energía térmica que se mueve dentro de un sistema o entre sistemas. En esta lección, veremos los cuatro tipos de procesos termodinámicos.

Los cuatro tipos de procesos termodinámicos

Los cuatro tipos de procesos termodinámicos son isobáricos, isocóricos, isotérmicos y adiabáticos. Esos términos son bastante difíciles de entender solo por los nombres, así que desglosémoslos uno por uno.

Proceso isobárico

Un proceso isobárico es aquel en el que la presión del sistema (a menudo un gas) permanece constante. Iso ‘ significa lo mismo y ‘ baric ‘ significa presión. La presión está relacionada con la cantidad de fuerza que las moléculas aplican a las paredes del recipiente. Imagina que tienes un gas dentro de un pistón móvil y lo calientas. Al calentar el gas, las moléculas se mueven más rápido, lo que normalmente aumentaría la presión. Pero al mismo tiempo, el pistón se expande, aumentando el volumen y dando a las moléculas más espacio para moverse. Dado que las paredes del recipiente ahora son más grandes, la presión puede permanecer igual aunque las moléculas se muevan más rápido. Eso lo convierte en un proceso isobárico.

Proceso isocórico

Un proceso isocórico es aquel en el que el volumen del sistema permanece constante. Nuevamente, ‘iso’ significa lo mismo y ‘corico’ significa volumen. El volumen es la cantidad de espacio que ocupa el material. Entonces esto sería como calentar un gas en un contenedor sólido no expandible. Las moléculas se moverían más rápido y la presión aumentaría, pero el tamaño del recipiente permanece igual.

Proceso isotérmico

Un proceso isotérmico es aquel en el que la temperatura del sistema se mantiene constante. Térmico se relaciona con el calor, que a su vez está relacionado con la temperatura. La temperatura es la energía térmica (movimiento) promedio de las moléculas de una sustancia.

Un ejemplo de proceso isotérmico sería si tomáramos un gas retenido detrás de un pistón móvil y lo comprimiéramos: el volumen ha disminuido y la presión detrás del pistón ha aumentado, ya que las moléculas tienen menos espacio para moverse. Cuando comprime un pistón, está usando energía, está trabajando en el gas, por lo que normalmente las moléculas ganarían energía y se moverían más rápido, y la temperatura aumentaría. Entonces, la única forma de que ocurra un proceso isotérmico es si toda esa energía que pones en comprimir el gas sale nuevamente, por ejemplo, poniendo un depósito frío en contacto con el pistón.

En un proceso isotérmico, cualquier energía que ponemos en el sistema sale inmediatamente del sistema nuevamente. En el mundo real, tendrías que mover el pistón infinitamente lento para que esto suceda, pero aún puedes hacer algo que se acerque a esto moviéndote súper lento.

Proceso adiabático

Un proceso adiabático es aquel en el que no fluye calor dentro o fuera del sistema. No podemos calentar el sistema colocando un depósito caliente junto a él, y no podemos enfriar el sistema colocando un depósito frío al lado. El sistema está perfectamente aislado. En un proceso adiabático, toma el gas detrás del pistón y lo mueve hacia arriba o hacia abajo para cambiar el volumen, y como resultado, tanto la presión como la temperatura cambian.

Si comprime el pistón, tanto la temperatura como la presión aumentan porque ha agregado energía al sistema al hacer un trabajo (empujando el pistón hacia abajo). Si deja que el pistón se expanda, tanto la temperatura como la presión disminuyen. Para que esto suceda en la vida real, necesitaría un material aislante perfecto o necesitaría empujar el pistón infinitamente rápido.

Resumen de la lección

La termodinámica es el estudio del movimiento del calor, que es el movimiento de las moléculas. Un proceso termodinámico es cuando el calor se mueve, ya sea dentro de los sistemas o entre sistemas.

Hay cuatro tipos de procesos termodinámicos idealizados: un proceso isobárico es aquel en el que la presión se mantiene constante y la temperatura y el volumen cambian entre sí. Un proceso isocórico es aquel en el que el volumen se mantiene constante y la temperatura y la presión cambian entre sí. Un proceso isotérmico es aquel en el que la temperatura se mantiene constante y la presión y el volumen cambian entre sí. Un proceso adiabático es aquel en el que no fluye calor dentro o fuera del sistema: la presión, el volumen y la temperatura cambian entre sí.

Juntos, estos cuatro procesos nos ayudan a comprender cómo se mueve el calor. Aunque muchos de ellos no son posibles en la vida real, al comprender estas situaciones idealizadas podemos comprender mejor las situaciones más complejas y desordenadas del mundo que nos rodea.

Términos clave

Refrigerador y enfriador

Termodinámica : el estudio del movimiento del calor.

Proceso termodinámico : cualquier proceso que involucre energía térmica que se mueve dentro de un sistema o entre sistemas.

Proceso isobárico : un proceso en el que el volumen del sistema se mantiene constante.

Iso – raíz de la palabra que significa lo mismo

Coro – parte de la palabra significado volumen

Proceso isotérmico : un proceso en el que la temperatura del sistema se mantiene constante.

Térmico – raíz de la palabra relacionada con el calor

Proceso adiabático : un proceso en el que no fluye calor dentro o fuera del sistema.

Los resultados del aprendizaje

Después de esta lección, debería poder:

  • Identificar sistemas termodinámicos comunes
  • Articular diferentes tipos de procesos dentro de la termodinámica.
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