Procesos Termodinamicos

PROCESOS TERMODINÁMICOS.

Definición:

En otras palabras, es el estudio de las transferencias energéticas en las cuales interviene la energía térmica (calor) asociada a otras formas de energía y sus consecuencias.

Una definición mas completa es la siguiente: termodinámica es el campo de la física que describe y relaciona las propiedades físicas de sistemas macroscópicos de materia y energía. 

Un proceso termodinámico se produce cuando un sistema macroscópico pasa de un estado de equilibrio a otro.

Las variables mas comunes en el estudio de los procesos termodinámicos son:

Temperatura, volumen, presión y calor (energía), en especial son importantes las transformaciones en las cuales una de estas variables permanecen constantes.

Temperatura constante: proceso ISOTÉRMICO

Presión constante: proceso ISOBÁRICO.

Volumen constante: proceso ISÓCORO (o ISICÓRICO).

Calor constante: proceso ADIABÁTICO.

Ejemplo:

PROCESO ISOTÉRMICO.

Definición:

Proceso isotérmico.Se denomina proceso isotérmico o proceso isotermo al cambio de temperatura reversible en un sistema termodinámico, siendo dicho cambio de temperatura constante en todo el sistema. 

La compresión o expansión de un gas ideal en contacto permanente con un termostato es un ejemplo de proceso isotermo, y puede llevarse a cabo colocando el gas en contacto térmico con otro sistema de capacidad calorífica muy grande y a la misma temperatura que el gas; este otro sistema se conoce como foco caliente. 

De esta manera, el calor se transfiere muy lentamente, permitiendo que el gas se expanda realizando trabajo.

Como la energía interna de un gas ideal sólo depende de la temperatura y ésta permanece constante en la expansión isoterma, el calor tomado del foco es igual al trabajo realizado por el gas: Q = W.

Una curva isoterma es una línea que sobre un diagrama representa los valores sucesivos de las diversas variables de un sistema en un proceso isotermo. 

Las isotermas de un gas ideal en un diagrama P-V, llamado diagrama de Clapeyron, son hipérbolas equiláteras, cuya ecuación es P•V = constante.

Ejemplo:

PROCESO ISOBÁRICO.

Definición:

Grafica Volumen vs Presión, en el proceso isobárico la presión es constante. 

El trabajo (W) es la integral de la presión respecto al volumenProceso Isobárico es aquel proceso termodinámico que ocurre a presión constante. 

En él, el calor transferido a presión constante está relacionado con el resto de variables mediante:

Donde:

= Calor transferido. 
= Energía Interna. 
= Presión. 
= Volumen. 

En un diagrama P-V, un proceso isobárico aparece como una línea horizontal.

Ejemplo: 

PROCESO ISOCÓRICOS.

Definición:

Un proceso isocórico, también llamado proceso isométrico o isovolumétrico es un proceso termodinámico en el cual el volumen permanece constante; ΔV = 0. Esto implica que el proceso no realiza trabajo presión-volumen, ya que éste se define como:
ΔW = PΔV, 
donde P es la presión (el trabajo es positivo, ya que es ejercido por el sistema).
Aplicando la primera ley de la termodinámica, podemos deducir que Q, el cambio de la energía interna del sistema es:
Q = ΔU 
para un proceso isocórico: es decir, todo el calor que transfiramos al sistema quedará a su energía interna, U. Si la cantidad de gas permanece constante, entonces el incremento de energía será proporcional al incremento de temperatura,
Q = nCVΔT 
donde CV es el calor específico molar a volumen constante.
En un diagrama P-V, un proceso isocórico aparece como una línea vertical.

Ejemplo:

PROCESOS ADIABÁTICOS.

Definición:

Gráfico de un proceso adiabático en función de p y V.En termodinámica se designa como proceso adiabático a aquel en el cual el sistema (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno. Un proceso adiabático que es además reversible se conoce como 

proceso isentrópico. 

El extremo opuesto, en el que tiene lugar la máxima transferencia de calor, causando que la temperatura permanezca constante, se denomina como proceso isotérmico.
El término adiabático hace referencia a elementos que impiden la transferencia de calor con el entorno. 

Una pared aislada se aproxima bastante a un límite adiabático. Otro ejemplo es la temperatura adiabática de llama, que es la temperatura que podría alcanzar una llama si no hubiera pérdida de calor hacia el entorno. 

En climatización los procesos de humectación (aporte de vapor de agua) son adiabáticos, puesto que no hay transferencia de calor, a pesar que se consiga variar la temperatura del aire y su humedad relativa.

El calentamiento y enfriamiento adiabático son procesos que comúnmente ocurren debido al cambio en la presión de un gas. Esto puede ser cuantificado usando la ley de los gases ideales.

Ejemplo: 

PROCESO DIATÉRMICO.

Definición:

Se dice que un límite es diatérmico cuando permite que el estado del sistema se modifique sin que haya movimiento del límite. 

Diatermico tambien puede entenderse por isotermico , significa que no hay cambio de temperatura debido a una pared diatermica que aisla el sistema del medio ambiente, tene bien en cuenta las definiciones de sistema , medio ambiente y universo. 

La manera usual de definirlo es que un límite es diatérmico cuando permite el flujo de calor a través de él. 

De nuevo, preferimos evitar esta segunda definición debido a la dificultad de definir calor. 

Las definiciones y conceptos precedentes son fundamentales para nuestra formulación de la termodinámica. 

A continuación daremos algunas definiciones no tan básicas, pero importantes en muchas aplicaciones.

Ejemplo: