Procesos termodinamicos

Supongamos un sistema que, en un instante t, se encuentra en un cierto estado de equilibrio. Si se modifica alguna ligadura del sistema, o en general se permite que el medio exterior interaccione con el sistema intercambiando energía y/o masa, el sistema evolucionará en el tiempo, abandonando el estado de equilibrio inicial. La operación realizada se llama proceso termodinámico. Así, pues, se dice que un sistema experimenta un proceso termodinámico cuando 

alguna de sus variables de estado varía con el tiempo, de manera que el sistema, que en el instante t se encontraba en un cierto estado de equilibrio, cambia a otro estado. 

Los efectos que produce un proceso son:

1. Hay una variación de estado entre el estado inicial y final. Por definición, en la Termodinámica Clásica se considera que ambos son estados de equilibrio estable, mientras que los estados intermedios podrán o no ser de equilibrio. 

2. El sistema pasa por una sucesión o línea de estados R(xi ), a la que denominaremos camino termodinámico. 

3. Se produce una interacción sistema-entorno y en definitiva, una   modificación tanto del sistema como del entorno. Esa interacción se refleja 

mediante una serie de magnitudes físicas que dependen de la línea de estados a que antes nos referíamos, es decir, son funciones de línea.

Un proceso termodinámico se denomina cuasiestático si en la evolución del sistema

desde el estado inicial al final, las variables termodinámicas del sistema que se modifican varían de forma infinitamente lenta, de manera que las variables de estado están en todo momento definidas, es decir, se conoce la línea de estados del proceso. Estrictamente hablando, estos procesos son irreales ya que su realización requeriría un tiempo infinito. 

Proceso isotérmico es una transformación termodinámica a temperatura constante. Es decir, una variación del estado de un sistema físico durante el cual la temperatura del sistema permanece constante.

Los procesos isotérmicos pueden ocurrir en cualquier tipo de sistema que tenga algún medio para regular la temperatura, por ejemplo: Los cambios de fase de diferentes líquidos a través del proceso de fusión y evaporación son isotérmicos. Por ejemplo, la fusión del hielo a 0 grados.

Los procesos isotérmicos son de especial interés para los gases ideales. Esto es una consecuencia de la segunda ley de Joule que establece que la energía interna de una cantidad fija de un gas ideal sólo depende de la temperatura.

Por lo tanto, en un proceso isotérmico, la energía interna de un gas ideal es constante.

Un proceso isobárico es un desarrollo termodinámico en el cual la presión permanece de forma constante. Esto generalmente se obtiene al permitir que el volumen se expanda o contraiga de tal manera que neutralice cualquier cambio de presión que pueda causar la transferencia de calor. 

De acuerdo con la ley de los gases ideales, la presión varía linealmente con la temperatura y la cantidad, e inversamente con el volumen  proceso isobárico - trabajo - diagrama pV. En un diagrama p-V, el proceso ocurre a lo largo de una línea horizontal (llamada isobara) que tiene la ecuación p = constante.

pV = nRT 

dónde:

p es la presión absoluta del gas

n es la cantidad de sustancia

T es la temperatura absoluta

V es el volumen

R es la constante de gas ideal o universal, igual al producto de la constante de Boltzmann y la constante de Avogadro.

En esta ecuación, el símbolo R es una constante llamada constante de gas universal que tiene el mismo valor para todos los gases, a saber, R = 8,31 J / mol K.

Diagrama Clapeyron

El nombre de ecuación de Clapeyron esen honor al ingeniero y físico francés E. Clapeyron (1799-1864). Ésta es una importante relación termodinámica pues permite determinar la entalpía de vaporización a una temperatura determinada midiendo simplemente la pendiente de la curva de saturación en un diagrama P-T y el volumen específico del líquido saturado y el vapor saturado a la temperatura dada.

La ecuación de Clapeyron permite calcular la pendiente de una línea de equilibrio entre dos fases en el diagrama de fases P-T de un sistema de un componente.

La ecuación de Clapeyron nos permite calcular la pendiente de la línea de equilibrio dP/dT a cualquier valor de P,T.

La ecuación de Clapeyron nos permite calcular la pendiente de la línea de equilibrio dP/dT a cualquier valor de P,T.