SEGUNDO PARCIAL.

               PROCESOS TERMODINÁMICOS. 

Proceso: Es una secuencia de pasos dispuesta con algún tipo de lógica que se enfoca en lograr algún resultado específico.

Termodinámica: Es la disciplina que dentro de la ciencia madre, la Física, se ocupa del estudio de las relaciones que se establecen entre el calor y el resto de las formas de energía.

Si sobre un sistema se realiza un proceso termodinámico de modo tal que no haya intercambio de calor (energía) con el medio circundante, se lo denomina proceso adiabático. Este tipo de proceso tiene lugar si el sistema estuviera perfectamente aislado térmicamente o bien si se lo realiza suficientemente rápido como para que no haya tiempo suficiente para que se produzca un intercambio de calor con el medio circundante.

Si el sistema puede intercambiar energía con su medio y el proceso se realiza lentamente, de modo que el sistema tenga tiempo de entrar en equilibrio térmico con el medio circundante, el proceso es isotérmico. Cuando el proceso es intermedio entre estos dos extremos (adiabático e isotérmico) el proceso se denomina politrópico. 

A presiones moderadas, P≤3 bar, casi todos los gases pueden ser considerados como ideales. Esto significa que, entre otras propiedades, ellos se comportan siguiendo la ecuación de estado:

Donde: 

•  P: es la presión absoluta del gas
•  V: su volumen
•  T: la temperatura absoluta
•  n: el número de moles del gas
•  R: la constante universal de los gases.

Es importante considerar que para estudiar las propiedades de un gas es crucial evitar la presencia de vapores (agua) en el mismo, ya que los vapores no siguen la misma ley.

Cuando a un gas se lo somete a distintos procesos termodinámicos, el mismo sigue trayectorias en un diagrama PV que son características del tipo de proceso al que es sometido. 

El cuadro siguiente indica algunos procesos usuales con sus ecuaciones características:

Aquí Y= (Cp/ Cv) es el coeficiente adiabático del gas y k una constante que depende del proceso y cuyo valor esta comprendido entre 1≤k≤y. Para gases ideales con v grados de libertad (activos) por molécula se tienen: y=(1+2/v)

Existen diferentes tipos de procesos: 

●     Proceso isotérmico

        Se presenta cuando la temperatura del sistema, permanece constante       independientemente de los cambios de presión o volumen que sufran.

Este proceso se rige por la ley de Boyle-Mariotte de Robert Boyle (1626-1691), físico químico irlandés conocido por sus experimentos acerca de las propiedades de los gases y Edme Marlotte (1620-1684), físico francés que descubrió la ley que relaciona la presión y el volumen de los gases a temperatura constante.

Si un proceso isotérmico formado por un gas experimenta una expansión isotérmica, para que la temperatura permanezca constante la cantidad de calor recibido debe ser igual al trabajo que realiza durante la expansión. Pero si presenta una compresión isotérmica, para que la temperatura también permanezca constante el gas tiene que liberar una cantidad de calor igual al trabajo desarrollado sobre él.

La temperatura no cambia, su energía interna (Ei), son constantes y su variación de energía interna (ΔEi) es igual a cero, por lo que se cumple que (Ei es constante)(ΔEi = 0 ) Q=Tr.

Ejemplos en la vida cotidiana: 

●     Proceso isocorico

          Se presenta cuando el volumen del sistema permanece constante. Ya que la variación del volumen es cero, no se realiza trabajo sobre el sistema ni de éste último de sobre los alrededores, por lo que se cumple Tr = 0 Y ΔEi = Q, esto indica que todo el calor suministrado aumentará en la misma proporción a la energía interna, en general esto se presenta cuando un gas se calienta dentro de un recipiente con volumen fijo.

Cuando se calientan dos masas iguales de gas, a una presión constante y otra a volumen constante, para que logren el mismo incremento de temperatura se requiere proporcionar mayor calor al sistema a presión constante (Qp>Qv). Ello se debe a que en el proceso isobárico el calor suministrado se usa para aumentar la energía interna y efectuar trabajo, mientras que en el proceso isocórico todo el calor se usa para incrementar exclusivamente la energía interna.

Ejemplos en la vida cotidiana: 

●     Proceso isobárico

Es cuando hay una variación del volumen o temperatura y la presión permanece constante, no importando si el gas sufre una compresión o una expansión. Este proceso rige por la Ley de Charles: Jackes A. Charles ( 1742-1822). Químico, físico y aeronauta Francés, que fue el primero en hacer mediciones acerca de los gases que se expanden al aumentar la temperatura.

Las ecuaciones para el proceso isobárico son:

Ejemplos en la vida cotidiana: 

●     Proceso adiabatico

Ocurre cuando el sistema no crea ni recibe calor, cumpliéndose que (Q=0) y ΔEi = -Tr , aun cuando el gas puede presentar expansión o comprensión.

En resumen las condiciones que se tienen que cumplir para los procesos son termodinámicos son:

Ejemplos en la vida cotidiana: 

Bibliografia:

http://equipo1-fisica.blogspot.mx/

http://www.fisicarecreativa.com/guias/procesos.pdf