PROCESOS TERMODINÁMICO

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Propósito: Identificar los procesos termodinámicos.

PROCESOS TERMODINÁMICOS

Se dice que un sistema pasa por un proceso termodinámico, o transformación termodinámica, cuando al menos una de las coordenadas termodinámicas no cambia. Los procesos más importantes son:

Procesos isotérmicos Procesos isobáricos Procesos isócoricos Procesos adiabáticos

PROCESO ISOTÉRMICO

En este proceso la temperatura permanece constante. Como la energía interna de una gas ideal sólo es función de la temperatura, en un proceso isotérmico de un gas ideal la variación de la energía interna es cero (∆U= 0) La curva hiperbólica se conoce como isotérmica.

De acuerdo  con la primera ley de la termodinámica tenemos:

Q = ∆U +W. Como ∆U = 0, entonces,              Q = W

EJEMPLO

Ebullición del agua En una vasija con agua que

tiene un termómetro y se encuentra sobre una cocinilla encendida, se puede observar que una vez alcanzada la temperatura de ebullición ésta se mantiene constante aunque el agua continúa recibiendo calor de la cocinilla.

EJEMPLO

 Se coloca hielo en una vasija que contiene agua. Se observa que la temperatura del agua alcanza 0º C. Esta temperatura se mantiene constante durante el proceso de fusión del hielo.

Fusión del hielo

PROCESO ISOBÁRICO

La presión permanece constante, en este proceso, como la presión se mantiene constante, se produce una variación en el volumen y por tanto el sistema realiza trabajo o se puede realizar trabajo sobre el sistema.

De acuerdo con la primera ley de la termodinámica, tenemos:

 Q = ∆U +W Lo que quiere decir que en un

proceso de tipo isobárico tanto el calor transferido como el trabajo realizado ocasionan una variación de la energía interna.

EJEMPLO

El proceso térmico que se desarrolla en una olla presión de uso doméstico, desde el momento que se coloca al fuego hasta que escapa por primera vez aire a través de la válvula, corresponde a un proceso a volumen constante

PROCESO ISOCÓRICO

Es un proceso o 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

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.

EJEMPLO

La ebullición del agua en un recipiente abierto. Como el contenedor está abierto, el proceso se efectúa a presión atmosférica constante. En el punto de ebullición, la temperatura del agua no aumenta con la adición de calor, en lugar de esto, hay un cambio de fase de agua a vapor

PROCESO ADIABÁTICO

Sistema que (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno.

El término adiabático hace referencia a elementos que impiden la transferencia de calor con el entorno. Q= ∆U +W

Como Q =0, entonces,                 ∆U = -W.

Dentro de un termo donde se colocan agua caliente y cubos de hielo, ocurre un proceso adiabático, ya que el agua caliente se empezará a enfriar debido al hielo, y al mismo tiempo el hielo se empezará a derretir hasta que ambos estén en equilibrio térmico, sin embargo no hubo transferencia de calor del exterior del termo al interior por lo que se trata de un proceso adiabático.

INFLADOR DE CAUCHOS DE BICICLETA

 La compresión de un inflador de bicicleta es un proceso que se realiza con rapidez, por lo cual no se produce intercambio de calor con el medio y por lo tanto puede ser considerado un proceso adiabático. La comprensión adiabática hace que el gas contenido en el inflador se caliente.

EJEMPLO

DESTAPE DE UNA BOTELLA DE REFRESCO

Al destapar una botella se refresco el gas contenido en ella se expande en un periodo de tiempo muy corto, por lo cual no alcanza a haber intercambio de calor con el medio, por lo tanto dicho proceso se puede considerar una expansión adiabática que enfría el gas y condensa el aire en contacto con él.

EXTINTOR DE INCENDIOS

Existe un tipo de extintores de incendio que contienen dióxido de carbono a alta presión. Al usar dichos extintores se libera el gas contenido en ellos en un proceso de expansión adiabática que hace que el gas salga a una baja temperatura.

EJEMPLO

http://portal.perueduca.edu.pe/modulos/m_termodinamica1.0/simulacion.htmhttp://fisica.usach.cl/~lhrodrig/calortermod.pdf

MODELACION:

SIMULACION:

EJERCITACION: