Tipos de procesos termodinámicos Introducción

Tipos de procesos termodinámicos

Introducción

Los procesos termodinámicos son el resultado de las transformaciones por la interacción de un sistema con otro, transcurren  desde un estado de equilibrio inicial a otro final. Existen diferentes tipos de procesos: procesos isotérmicos (temperatura constante), procesos isobáricos (presión constante), procesos isométricos o isocóricos (volumen constante), procesos adiabáticos (Q=0), procesos isoentálpicos o procesos adiabáticos isobáricos  (entalpía constante), procesos isotrópicos (entropía constante) y procesos politrópicos (procesos para gases ideales).        

Desarrollo

Proceso isotérmico: proceso a temperatura constante, el intercambio de calor se efectúa lentamente, permitiendo la expansión del gas realizando trabajo. La energía interna es constante (ΔU=0), se tiene  Q= ΔU+W = W. Se observa cuando en un pistón que contiene un gas, después de suministrarle calor y producir cambios en la presión y en el volumen, su temperatura constante.

Proceso isobárico: la presión se mantiene constante, produciendo una variación en el volumen y por tanto el sistema realiza o se realiza trabajo sobre él, tanto el calor transferido como el trabajo realizado ocasionan una variación de la energía interna (Q = ∆U +W)

Proceso Isocórico o isométrico: se efectúa a volumen constante ΔV = 0, por lo tanto no se realiza trabajo sobre su entorno; W=0. Toda la energía agregada como calor permanece en el sistema como aumento de energía interna ΔU = Q. Si la cantidad de gas permanece constante, el incremento de energía será proporcional al incremento de temperatura:

Q=nCvΔT                    , donde CV es el calor específico molar a volumen constante.

Proceso Adiabático: En este proceso no hay transferencia de energía térmica entre un sistema y sus alrededores. Los estados iniciales y finales del gas son los mismos. Durante este proceso la energía interna del fluido que realiza el trabajo decrece, según la primera ley Q= ∆U +W, como Q=0, entonces ∆U = -W.

Procesos isoentálpicos o procesos adiabáticos isobáricos: no hay ningún cambio en la entalpía de un estado a uno de dos estados, h1 = h2; no se realiza trabajo, W = 0, el proceso es adiabático, Q=0.  Un ejemplo de un proceso isoentálpico es cuando un gas ideal fluye a través de una válvula.

Proceso isentrópico: la entropía del fluido permanece constante, ΔQ=0, el cambio de energía es igual al trabajo realizado sobre el sistema. El trabajo depende de la presión y volumen del gas, entonces ∆U también dependerá de los mismos factores, tenemos que: ΔW=ΔU= -pΔV.

Proceso adiabático reversible: es un proceso es isentrópico, ya que Q=0, una transformación isentrópica se realiza mediante el aislamiento térmico del sistema respecto a su entorno (proceso adiabático). Proceso adiabático irreversible: la entropía se incrementa, de modo que se elimina el calor del sistema (mediante refrigeración) para mantener una entropía constante, por lo tanto no es  un proceso adiabático.

Tabla 1: Tipos de procesos termodinámicos

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Fuente: http://ocw.upm.es/ingenieria-agroforestal/fisica/contenido/material-de-clase/Tema-8/tabla-termodinamica.pdf

Conclusiones:

Los procesos iso son procesos que mantienen contante una o más magnitudes, por lo tanto los cambios del sistema mantienen cierta proporcionalidad en su transformación.

Todos los procesos se rigen a la primera ley de la termodinámica y segunda ley de la termodinámica,  en cada ley surgen variaciones ya que cada proceso tiene trayectorias diferentes y condiciones diferentes dependiendo del proceso.

Bibliografía

Cengel.A, & Boles.M. (2012). Termodinámica (Séptima ed.). México, D.F: McGraw-Hill.

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