Proceso isotérmico
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 1 de agosto de 2019; las comprobaciones requieren 9 ediciones .El proceso isotérmico [1] o isotérmico [2] (del griego ἴσος "igual" y θέρμη "calor") es un isoproceso termodinámico que ocurre en un sistema físico a una temperatura constante .
Para implementar un proceso isotérmico, el sistema generalmente se coloca en un termostato (un cuerpo masivo en equilibrio térmico ), cuya conductividad térmica es alta, de modo que el intercambio de calor con el sistema ocurre bastante rápido en comparación con la velocidad del proceso, y la temperatura del sistema en cualquier momento prácticamente no difiere del termostato de temperatura. Es posible llevar a cabo un proceso isotérmico de una manera diferente: utilizando fuentes o sumideros de calor, controlando la constancia de la temperatura con termómetros . Los procesos isotérmicos incluyen, por ejemplo, la ebullición de un líquido o la fusión de un sólido a presión constante [K 1] . La gráfica de un proceso isotérmico es una isoterma.
En un gas ideal en un proceso isotérmico para una masa constante de gas, el producto de presión y volumen es constante ( Ley de Boyle-Mariotte ):
de donde, con un cambio de volumen o presión, tenemos:
donde: y - presión de gas al principio y al final del proceso; y - el volumen de gas al principio y al final del proceso
Las isotermas de los gases ideales en coordenadas son hipérbolas ubicadas en el gráfico, cuanto mayor sea la temperatura a la que ocurre el proceso (ver figura).
En el caso general, durante un proceso isotérmico, se imparte una cierta cantidad de calor al sistema (o se desprende calor) y el sistema realiza trabajo sobre cuerpos externos. Un proceso alternativo en el que no hay intercambio de calor con el medio ambiente (el sistema termodinámico está en equilibrio energético; el sistema no absorbe ni libera calor) se denomina proceso adiabático .
El trabajo realizado por un gas ideal en un proceso isotérmico es igual a , donde es el número de partículas de gas, es la temperatura, y es el volumen de gas al principio y al final del proceso, es la constante de Boltzmann .
En un sólido y en la mayoría de los líquidos, los procesos isotérmicos cambian muy poco el volumen del cuerpo, a menos que ocurra una transición de fase .
La primera ley de la termodinámica para un proceso isotérmico se escribe como:
donde se tiene en cuenta que la energía interna del sistema en el proceso isotérmico no cambia. Así, en un proceso isotérmico, todo el calor recibido por el sistema se gasta en el sistema realizando trabajo sobre cuerpos externos.
Comentarios
- ↑ La transferencia de calor isotérmica, que implica que un cuerpo recibe calor de otro que tiene la misma temperatura, no puede tomarse literalmente. Esto simplemente significa que la diferencia entre las temperaturas de la fuente de calor y el receptor puede despreciarse en el marco del problema considerado [3] .
Notas
- ↑ Termodinámica. Conceptos básicos. Terminología. Designaciones de letras de cantidades, 1984 , p. catorce.
- ↑ Krutov V. I. et al. , Termodinámica técnica, 1991 , p. 104.
- ↑ Akopyan A. A. , Termodinámica general, 1955 , p. 112.
Literatura
- Akopyan A. A. Termodinámica general . - M. - L .: Gosenergoizdat , 1955. - 696 p.
- V. I. Krutov , Isaev S. I., Kozhinov I. A. et al.Termodinámica técnica / Ed. edición V. I. Krutova . - 3ª ed., revisada. y adicional - M. : Escuela superior , 1991. - 384 p. — ISBN 5-06-002045-2 .
- [www.libgen.io/book/index.php?md5=F0DD1E2241DFA869DADAFFD4614905AC Termodinámica. Conceptos básicos. Terminología. Designaciones de letras de cantidades] / Otv. edición I. I. Novikov . - Academia de Ciencias de la URSS . Comité de Terminología Científica y Técnica. Colección de definiciones. Tema. 103. - M .: Nauka , 1984. - 40 p. (enlace no disponible)
Enlaces
- [bse.sci-lib.com/article052010.html El significado de la palabra "proceso isotérmico" en la Gran Enciclopedia Soviética]