Procesos Termodinamicos

Resumen- La ley general de los gases resume los resultados de la ley de Boyle y la ley de Charles, esta ley establece que.

pV = nRT

Dónde:

p es la presión.

V el volumen del gas.

T la temperatura.

n el número de moles.

R es la constante general de los gases (R = 8.31 J/mol K)

Para un gas ideal también se cumple que

Cp = CV + nR

CV = (3/2) nR

Cp = (5/2) nR

I. INTRODUCCIÓN.

Los procesos en un gas ideal son importantes para entender el funcionamiento de motores y refrigeradores. Hay por lo menos cuatro tipos de procesos que se pueden realizar.

II. DESARROLLO.

La primera ley de la termodinámica dice que la variación de la energía interna de un sistema es igual a la energía que transfieren o reciben los alrededores en forma de calor y trabajo, de forma tal que se cumple la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.

La primera ley de la termodinámica se muestra matemáticamente de la siguiente manera:

Los procesos termodinámicos son los siguientes:

PROCESO ISOTÉRMICO:

Se presenta cuando la temperatura del sistema, permanece constante independientemente de los cambio 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 Mariotte (1620-1684), Físico Francés que descubrió la ley que relación la presión y el volumen de los gases a temperatura constante.

FIG 1- Proceso Isotérmico.

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.

PROCESO ISOBÁRICO.

Fig. 2- 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:

PROCESO ISOCÓRICO:

Fig. 3- Proceso Isocórico.

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 aumentara 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.

PROCESO ADIABÁTICO.

Fig. 4- Proceso Adiabático.

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:

PROCESOS POLITRÓPICOS

Los procesos politrópicos son aquellos procesos termodinámicos para gases ideales que cumplen con la ecuación: donde es un número dado. Para el caso de procesos adiabáticos, es igual a , el cual es un valor específico para cada sustancia. Este valor se puede encontrar en tablas para dicho caso.

III. CONCLUCIONES:

 Los procesos termodinámicos lo hemos visto en forma detallada respecto a la primera ley de la termodinámica en donde la temperatura y volumen juegan un papel importante en cada una de ellas.

 Es de suma importancia haber realizado este documento para entender de forma positiva los detalles de cada una de ellas y así poder participar en clase y realizar.

IV. REFERENCIAS:

• http://equipo1-fisica.blogspot.com/

• http://personal.us.es/rperianez/laboratorio/procesos.html

• http://galia.fc.uaslp.mx/~medellin/Applets/trabajoGas/procesosGas.htm

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