viernes, 17 de mayo de 2013

Procesos Termodinámicos

¿Qué es?


Es una evolución o transformación que sufre un magnitud de una condición inicial a una condición final.
Un concepto esencial de la termodinámica es el de sistema macroscópico, que se define como un conjunto de materia que se puede aislar espacialmente y que coexiste con un entorno infinito e imperturbable.El estado de un sistema macroscópico en equilibrio puede describirse mediante propiedades medibles como la temperatura, la presión o el volumen, que se conocen como variables termodinámicas.Es posible identificar y relacionar entre sí muchas otras variables (como la densidad, el calor específico, la compresibilidad o el coeficiente de expansión térmica), con lo que se obtiene una descripción más completa de un sistema y de su relación con el entorno.

Iso?


Son los procesos cuyas magnitudes permanecen "constantes", es decir que el sistema cambia manteniendo cierta proporcionalidad en su transformación. Se les asigna el prefijo iso-.

Ejemplo:
Isotérmico: proceso a temperatura constante
Isobárico: proceso a presión constante
Isométrico o isocórico: proceso a volumen constante
Isoentálpico: proceso a entalpía constante
Isoentrópico: proceso a entropía constante

Proceso Isotérmico


Es el 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.

Un buen ejemplo es la evaporación del agua o la fusión del hielo porque su temperatura es constante.






Proceso Isobárico


Este proceso ocurre a presión constante. La Primera Ley de la Termodinámica, para este caso, queda expresada como sigue:
\triangle U = Q - P \triangle V,

Donde:
Q\! = Calor transferido.
U\! = Energía interna.
P\! = Presión.
V\! = Volumen.

Un ejemplo de un proceso isobárico:
Es 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.
En un diagrama P-V, un proceso isobárico aparece como una línea
horizontal. Si la presión no cambia
durante un proceso, se dice que éste es isobárico.



Proceso Isocórico


Proceso Isocórico o Isométrico

Proceso isométrico o Isocórico: durante este proceso el volumen es constante, el gas absorbe una cantidad de calor, aumentando por ende su temperatura hasta un valor final o en caso contrario; un gas se enfría desde una temperatura inicial hasta una
temperatura final manteniendo su volumen constante y disipando una cantidad de calor.

W=0

Un proceso que se efectúa a volumen constante sin que haya ningún desplazamiento, el trabajo hecho por el sistema es cero. Es decir, en un proceso isocórico no hay trabajo realizando por el sistema. Y no se adiciona calor al sistema que ocasione un incremento de su 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 Adiabático


En termodinámica se designa como proceso adiabático a aquél 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 isoentrópico. El extremo opuesto, en el que tiene lugar la máxima transferencia de calor, causando que la temperatura permanezca constante, se denomina 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.

En otras palabras se considera proceso adiabático a un sistema especial en el cual no se pierde ni tampoco se gana energía calorífica. Esto viene definido segun la primera ley de termodinámica describiendo que Q=0

Si se relaciona el tema del proceso adiabático con las ondas, se debe tener en cuenta que el proceso o carácter adiabático solo se produce en las ondas longitudinales.

Ejemplo


Pajaro Bebedor


Para funcionar necesita que la cabeza se moje con un líquido. Al evaporarse, absorbe calor de la cabeza. Entonces, el aire contenido en el tubo al enfriarse disminuye su volumen produciendo la succión del líquido contenido en la parte inferior del pájaro hasta que la presión del cuerpo se iguala con la del cuello y con la columna de líquido que se ha desplazado. Mientras dura el enfriamiento la columna crece y ésto hace que el centro de gravedad del pájaro se vaya desplazando progresivamente hacia la cabeza produciendo que se agache. Cuando se inclina tanto que además de líquido sube el aire, el pájaro va recuperando la verticalidad conforme el líquido se ve obligado a descender. Como el líquido al ascender mojó de nuevo la cabeza, el proceso se repite.






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