Procesos termodinámicos

OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Realizar una práctica virtual sobre los distintos procesos termodinámicos, ampliando asi los
conocimientos adquiridos en clase sobre este tema tan importante de dicha materia.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS



Conocer el funcionamiento de este applet de graficas y valores a travez de internet
Insertar los datos en las graficas para asi obtener el resultado de las variables que se
nos indica en la tabla.
Transformar los datos obtenidos en unidades conocidas para asi proceder a su
análisis y obtener los resultados deseados en este programa.
HIPÓTESIS
HIPÓTESIS GENERAL
Tener la capacidad de utilizar un software para obtener resultados en la materia de
termodinámica de una forma rápida y fácil.
HIPÓTESIS ESPECÍFICA

Demostrar que a través de software fáciles de manejar, se pueden obtener los
mismos resultados que realizar ejercicios analíticamente.

Demostrar que los resultados obtenidos a través de dicho software nos proporciona
resultados casi idénticos a los obtenidos al realizarlos manualmente si los
transformamos a las unidades con las que trabajamos en clase
RESUMEN
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Todas las relaciones termodinámicas importantes empleadas en ingeniería se derivan del
primer principio de la termodinámica.
GASES IDEALES
Cumplen estrictamente con las leyes de Boille, Mariott , Gay Lussac,Charles y el principio
de Abogadro.
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
“la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”
Cuando someto algo a calor obtengo energía interna y una variación de trabajo
𝒒 − 𝒘 = ∆𝒖
Donde:
-
q= calor transferido
u= energía interna
P= presión
V= volumen
LEY DE LOS SIGNOS
Si el sistema recibe calor:
Si el sistema suelta calor:
De esto podemos definir que: 𝒘 = ∫ 𝑷𝒅𝒗
Q y w dependen de la trayectoria
U
dependen del estado inicial
PROCESOS TERMODINÁMICOS
Existen 5 procesos dentro de la termodinámica, los cuales son:




Isotérmico
Isobárico
Isocórico
Adiabático
PROCESO ISOTÉRMICO
Se denomina así al cambio de temperatura reversible en un sistema termodinámico, el cual
es constante en todo el sistema. El calor se transfiere muy lentamente permitiendo que un
gas se expanda y realice trabajo.
La energía interna de un gas ideal depende solo de la temperatura la cual es constante en
este proceso por lo tanto el calor es igual al trabajo
𝒒 − 𝒘 = ∆𝒖
Si la temperatura es constante entonces
∆𝒖 = 𝟎
Por lo tanto:
𝒒=𝒘
Si nos dan una ecuación como dato, podemos utilizar:
𝒘 = ∫ 𝑷𝒅𝒗
y
𝑷=
𝑹𝒕
𝒗
Entonces:
𝒘 = 𝑹𝑻𝒍𝒏(𝒗𝟐 − 𝒗𝟏)
PROCESO ISOCÓRICO
Se lo denomina isométrico ya que le volumen permanece constante, por lo cual el
proceso no realiza trabajo presión-volumen
𝒒 − 𝒘 = ∆𝒖
Si :
w=0
Entonces:
𝒒 = ∆𝒖
Si nos dan una ecuación como dato, podemos utilizar:
𝒅𝒒 − 𝒅𝒘 = 𝒅𝒖
𝒘 = ∫ 𝑹𝑻
si:
𝒅𝒗
𝒅𝒗
𝒗
𝒗
=𝟎
entonces:
𝒘=𝟎
Aplicando la primera ley de la termodinámica, podemos deducir que Q, el cambio de la
energía interna del sistema es:
Q = ΔU
para un proceso Isocórico: es decir, todo el calor que transfiramos al sistema quedará a su
energía interna, U. Si la cantidad de gas permanece constante, entonces el incremento de
energía será proporcional al incremento de temperatura,
1)
∆𝒖 = 𝑪𝒗. ∆𝑻
𝒅𝒖 = 𝑪𝒗. 𝒅𝑻
Donde: Cv=
2)
∆𝒒 = 𝑪𝒗. ∆𝑻
𝒅𝒒 = 𝑪𝒗. 𝒅𝑻
PROCESO ISOBÁRICO
Se lo denomina así porque la Presión es constante. El calor transferido está relacionado con
la ecuación
DIAGRAMA P-V
𝒒 − 𝒘 = ∆𝒖
𝒅𝒒 − 𝒅𝒘 = 𝒅𝒖
Integrando:
𝒘 = ∫ 𝑷𝒅𝒗
𝒘 = 𝑷(𝒗𝟐 − 𝒗𝟏 )
𝒒 − 𝑷(𝒗𝟐 − 𝒗𝟏 ) = 𝒖𝟐 − 𝒖𝟏
𝒒 = 𝒉𝟐 − 𝒉𝟏
Calor:
𝒒 = 𝑪𝒑. ∆𝑻
𝒅𝒒 = 𝑪𝒑. 𝒅𝑻
donde: Cp=
PROCESO ADIABÁTICO
En este proceso, el sistema no intercambia calor con su entorno. Si este proceso es
reversible se denomina isentropico.
El término adiabático hace referencia a elementos que impiden la transferencia de calor
con el entorno.
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.
𝒒 − 𝒘 = ∆𝒖
Si q=0
𝒘 = −∆𝒖
El trabajo ya no se integra porque depende de la energía inerna U (en tablas)
Trabajo:
𝒘 = 𝒖𝟏 − 𝒖𝟐
𝒘 = −𝑪𝒗. 𝒅𝑻
EN RESUMEN TENEMOS QUE:
Ecuación de estado de un gas ideal
Relación entre los calores específicos
Primera ley de la Termodinámica
𝑷𝑽 = 𝒏𝑹𝑻
𝑹 = 𝑪𝒑 − 𝑪𝒗
𝒒 − 𝒘 = ∆𝒖
PROCESOS:
PROCESO
Isocórico
(v=cte)
Isóbarico
(p=cte)
Isotermico
(T=cte)
Adibático
(Q=0)
CALOR
𝒒 = ∆𝒖
TRABAJO
W=0
∆(𝐸𝑁𝐸𝑅𝐺𝐼𝐴 𝐼𝑁𝑇)
𝒒 = ∆𝒖
𝒒 = 𝒉𝟐 − 𝒉𝟏
𝒘 = 𝑷(𝒗𝟐 − 𝒗𝟏 )
𝒒 − 𝒘 = ∆𝒖
𝒒=𝒘
𝒒=𝒘
∆𝒖 = 𝟎
Q=0
𝒘 = −∆𝒖
𝒘 = −∆𝒖
EQUIPO Y MATERIALES
MATERIALES
EQUIPOS
-
Una computadora con internet
-
tabas termodinámicas
-
Calculadora científica
-
Hojas. Lápiz borrador, etc
-
instalación java 6.1 o superior para
reproducir applets
PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR LA PRÁCTICA
Para la ejecución de esta práctica de laboratorio se toma como punto de partida el cambio
de temperatura al que se ve expuesto una sustancia al inducirle calor.
1) Abrir la página de internet:
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/termo1/termo1.html
2) Leer la teoría respecto a calor y temperatura.
3) Colocar los datos que se requiere en la hoja guía de la práctica.
4) Llenar la tabla con los resultados que proporciona el programa.
5) Analizar los datos proporcionados por el programa.
6) Realizar los cálculos respectivos.
7) Comparar estos resultados con los que se analizó en el laboratorio o clase.
ANÁLISIS DE DATOS Y RESULTADOS
TABLA CON VALORES OBTENIDOS DE LA GRAFICA (SIN TRANSFORMAR)
PROCESO ISOBÁRICO
Experimento
1
2
3
4
5
Experimento
1
2
3
4
5
PRESIÓN
P1
7
10
5
15
9
CALOR
69.9
-5.8
24.9
37.3
-76.7
P2
7
10
5
15
9
TRABAJO
27.9
-2.4
9.9
14.9
-30.7
TEMPERATURA
T1
345
415
279
304
368
VOLUMEN
T2
690
367
390.6
337.7
278
V1
4
2
5
9
14
VARIACION DE
ENERGIA
INTERNA
41.9
-3.5
14.9
22.3
-46
GAS
IDEAL
argón
argón
argón
argón
argón
V2
8
1.76
7
10
10.57
CTES
Cv
0.31
0.31
0.31
0.31
0.31
Cp
0.52
0.52
0.52
0.52
0.5
PROCESO ISOCÓRICO
Experimento
PRESIÓN
1
2
3
4
5
P1
5
10
7
8
9
Experimento
CALOR
1
2
3
4
5
11.9
-8.3
12.4
94
-146.3
TEMPERATURA
P2
7
7.22
8.66
15
2
TRABAJO
0
0
0
0
0
T1
345
415
279
304
368
VOLUMEN
T2
483
300
345
570
81.7
V1
4
2
5
9
14
V2
4
2
5
9
14
VARIACION DE
ENERGIA
INTERNA
11.9
-8.3
12.4
94
-146.3
GAS
IDEAL
CTES
Cv
Cp
PROCESO ISOTERMICO
Experimento
1
2
3
4
5
Experimento
1
2
3
4
5
PRESIÓN
P1
5
10
7
8
9
CALOR
-6.72
34.09
6.3812
-45.259
189.51
P2
7
1.8181
5.83333
15
2
TRABAJO
-6.72
34.09
6.3812
-45.259
189.51
TEMPERATURA
T1
567
300
345
275
419
T2
567
300
345
275
419
VARIACION DE
ENERGÍA
INTERNA
0
0
0
0
0
VOLUMEN
V1
4
2
5
9
14
GAS
IDEAL
V2
8.8571
11
6
4.8
63
CTES
Cv
Cp
PROCESO ADIABATICO
Experimento
PRESIÓN
1
2
3
4
5
P1
15
10
7
4
6
Experimento
CALOR
1
2
3
4
5
0
0
0
0
0
P2
7
28.4845
2.6281
0.8973
10
TRABAJO
23.6493
-62.399
17.0204
29.7
-28.5646
TEMPERATURA
T1
290
300
345
500
419
T2
213.7915
456
233.1510
275
513.9886
VARIACION DE
ENERGIA
INTERNA
-23.6493
62.399
-17.0204
-29.7
28.5646
VOLUMEN
V1
4
8
5
11
14
GAS
IDEAL
V2
6.3191
4.2689
9
26.9679
10.3043
CTES
Cv
Cp
TABLAS CON VALORES TRANSFORMADOS A UNIDADES CONOCIDAS
PROCESO ISOBÁRICO
Exp
1
2
3
4
5
Exp
1
2
3
4
5
PRESIÓN
Pa
P1
709100
1013000
506500
151519500
911700
P2
709100
1013000
506500
151519500
911700
CALOR
J
TRABAJO
J
7080,87
-587.54
2522.37
3778.49
-7769.71
TEMPERATURA
ºC
T1
T2
72
417
142
94
6
117.6
31
104.77
45
5
VARIACION DE
ENERGIA INTERNA
J
4244.469
-351.49
1519.5
2278.237
-4682.86
2826.27
-234.327
1013
1509.37
--3121053
VOLUMEN
m3
V1
V2
0.004
0.008
0.002
0.00176
0.005
0.007
0.009
0.010
0.014
0.01057
GAS
IDEAL
ARGON
ARGON
ARGON
ARGON
ARGO
N
CTES
Cv
0.31
0.31
0.31
0.31
0.31
Cp
0.52
0.52
0.52
0.52
0.5
2
PROCESO ISOCÓRICO
Exp
1
2
3
4
5
Exp
1
2
3
4
5
PRESIÓN
Pa
P1
506500
1013000
709100
810400
911700
CALOR
J
1205.47
-840.79
1256.12
9572.5
-14891.1
P2
709100
732287.5
876842.67
1519500
202600
TEMPERATURA
ºC
T1
T2
72
210
142
27
6
72
31
297
95
-191.23
TRABAJO
J
0
0
0
0
0
VARIACION DE
ENERGIA
INTERNA
1205.47
-840.79
1256.12
9572.5
-14891.1
VOLUMEN
m3
V1
V2
0.004
0.004
0.002
0.002
0.005
0.005
0.009
0.009
0.014
0.014
GAS
IDEAL
CTES
Cv
Cp
PROCESO ISOTÉRMICO
Exp
1
2
3
4
5
Exp
1
2
3
4
5
PRESIÓN
Pa
P1
506500
1013000
709100
810400
919700
P2
709100
184175.53
590913.29
1519500
202600
CALOR
J
TRABAJO
J
-680.736
3453.317
646.415
-4583.825
19197.36
-680.736
3453.317
646.415
-4583.825
19197.36
TEMPERATURA
ºC
T1
T2
294
294
27
27
72
72
2
2
146
146
VARIACION DE
ENERGIA
INTERNA
0
0
0
0
0
VOLUMEN
m3
V1
V2
0.004
0.008857
0.002
0.1111
0.005
0.006
0.009
0.0048
0.014
0.063
GAS
IDEAL
CTES
Cv
Cp
PROCESO ADIABÁTICO
Exp
1
2
3
4
5
Exp
1
2
3
4
5
PRESIÓN
Pa
P1
1519500
1013000
709100
405200
607800
CALOR
J
0
0
0
0
0
P2
709100
2885479.85
266226.53
90896.48
1013000
TRABAJO
J
2395.674
-6321.0187
1724.167
3008.609
-2893.594
TEMPERATURA
ºC
T1
T2
17
-59.20
27
183
72
-39.83
227
2
146
240.99
VARIACION DE
ENERGIA
INTERNA
-2395.674
6321.0187
-1724.167
-3008.609
2893.594
VOLUMEN
m3
V1
V2
0.004
0.006319
0.008
0.004268
0.005
0.009
0.011
0.02696
0.014
0.010304
GAS
IDEAL
CTES
Cv
Cp
CÁLCULOS
PROCESO ISOBÁRICO
P=constante
𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )𝑊 = 𝑝(𝑉𝐵 − 𝑉𝐴 )∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑉 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
Experimento 1 𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
𝑊 = 709100(0.008 − 0.004)
𝑊 = 2836.4 𝐽
∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑉 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
Experimento 2 𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 ) 𝑊 = 1013000(0.0017686 − 0.002)
𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
𝑊 = −234.4082 𝐽
∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑉 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
Experimento 3 𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
𝑊 = 506500(0.007 − 0.005)
𝑊 = 1013 𝐽
∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑉 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
Experimento 4 𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 ) 𝑊 = 1519500(0.01 − 0.009)
𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
𝑊 = 1519.5 𝐽
∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑉 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
Experimento 5 𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 ) 𝑊 = 911700(0.01057 − 0.014)
𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
𝑊 = −3121.131 𝐽
∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑉 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
PROCESO ISOCÓRICO
V= Constante
𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 ) 𝑊 = 0∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
Experimento 1
𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 ) ∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (210 − 72)∆𝑈 =
𝑄 = 1205.47 𝐽∆𝑈 =
Experimento 2
𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 ) ∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 ) 𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (27 − 142)∆𝑈 =
𝑄 = −840.79 𝐽∆𝑈 =
Experimento 4 𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 ) ∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (72 − 6)∆𝑈 =
𝑄 = 1256.12 𝐽∆𝑈 =
Experimento 5 𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 ) ∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (297 − 31)∆𝑈 =
𝑄 = 9572.85 𝐽∆𝑈 =
Experimento 1 𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 ) ∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑝 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
𝑄 = 𝑛𝑐𝑝 (−191.23 − 95)∆𝑈 =
𝑄 = −14891.1 𝐽∆𝑈 =
PROCESO ISOTÉRMICO
Temperatura Constante
𝑄 = 𝑊𝑊 = 𝑛𝑅𝑇 𝑙𝑛
Experimento 1
𝑊 = 𝑛𝑅𝑇 𝑙𝑛
𝑊 = 𝑛𝑅𝑇 𝑙𝑛
Experimento 2
𝑊 = 𝑛𝑅𝑇 𝑙𝑛
𝑉𝐴
𝑉𝐵
𝑉𝐴
0.0011
𝑊 = 3453.317 𝐽
0.002
𝑊 = 𝑛𝑅𝑇 𝑙𝑛
𝑊 = 𝑛𝑅𝑇 𝑙𝑛
Experimento 4
𝑉𝐵
0.0028571
𝑊 = −680.736 𝐽
0.004
𝑊 = 𝑛𝑅𝑇 𝑙𝑛
Experimento 3
𝑉𝐵
∆𝑈 = 0
𝑉𝐴
𝑉𝐴
0.006
𝑊 = 646.415 𝐽
0.005
𝑊 = 𝑛𝑅𝑇 𝑙𝑛
𝑊 = 𝑛𝑅𝑇 𝑙𝑛
𝑉𝐵
𝑉𝐵
𝑉𝐴
0.0048
𝑊 = −4583.825 𝐽
0.009
𝑊 = 𝑛𝑅𝑇 𝑙𝑛
Experimento 5
𝑊 = 𝑛𝑅𝑇 𝑙𝑛
𝑉𝐵
𝑉𝐴
0.063
𝑊 = 19197.36 𝐽
0.014
PROCESO ADIABÁTICO
𝑄=0
𝑊 = −∆𝑈∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑉 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
Experimento 1
∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑉 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑉 (−59.20 − 17)
∆𝑈 = −2395.674 𝐽
Experimento 2
∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑉 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑉 (183 − 27)
∆𝑈 = 6321.0187 𝐽
Experimento 3
∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑉 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑉 (−39.85 − 72)
∆𝑈 = −1724.167 𝐽
Experimento 4
∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑉 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑉 (2 − 227)
∆𝑈 = −3008.609 𝐽
Experimento 5
∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑉 (𝑇𝐵 − 𝑇𝐴 )
∆𝑈 = 𝑛𝑐𝑉 (240.89 − 146)
∆𝑈 = 2893.594 𝐽
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

Es importante conocer la termodinámica dentro de nuestro estudio de
ingeniería mecánica ya que muchas veces nos encontraremos con
problemas parecidos a los aprendidos en clases y tendremos que actuar
rápidamente.

El uso de software ya sea de programación o de simulación es importante
para resolver ejercicios de termodinámica y observar resultados de una
forma rápida y mucho mejor si se produce por medio de la simulación.

Al comparar los resultados obtenidos en el simulador con los cálculos
realizados con la calculadora, coinciden de gran manera por lo que es
recomendable utilizar varios decimales para que esto suceda

Sería recomendable especificar un poco mas el uso de este simulador y
cada aspecto que este posee.

Se recomienda especificar el tipo de java necesario asi como el sistema
operativo en el que funciona para ejecutar este tipo de simulación ya que en
muchas computadoras no aparecen los applets para ejecutarlo.
BIBLIOGRAFIA:

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/termo1/termo1.html

Termodinamica Donald E. Richard, Kennet Wark, sexta edición editorial Mc
graw hill.

Microsoft Encarta 2011.

QUESTIONARIO
¿Qué es un proceso termodinámico?
¿Qué es un proceso isobárico?
Un proceso isobárico es un proceso termodinámico que ocurre a presión constante.
¿Qué es un proceso isotérmico?
Se denomina proceso isotérmico o proceso isotermo al 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.
¿Qué es un proceso isocórico?
Un proceso isocórico, también llamado proceso isométrico o isovolumétrico es un
proceso termodinámico en el cual el volumen permanece constante; ΔV = 0. Esto implica
que el proceso no realiza trabajo presión-volumen, ya que éste se define como:
ΔW = PΔV,
donde P es la presión (el trabajo es positivo, ya que es
ejercido por el sistema).
En un diagrama P-V, un proceso isocórico aparece
como una línea vertical.
¿Qué es un proceso isentropico?
es aquel en el que la entropía del fluido que forma el sistema permanece constante.
Para procesos reversibles, una transformación isentrópica se realiza mediante el
aislamiento térmico del sistema respecto a su entorno. (proceso adiabático).
La temperatura es la variable termodinámica conjugada de la entropía, de modo que el
proceso conjugado será isotérmico, y el sistema estará térmicamente conectado a un baño
caliente de temperatura constante. Los procesos isotermicos no son isoentropicos.
¿Qué es un 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 isentrópico. El
extremo opuesto, en el que tiene lugar la máxima transferencia de calor, causando que la
temperatura permanezca constante, se denomina proceso isotérmico.
¿Qué es un proceso politropico?
Un proceso de expansión y compresión de gases donde la presión y el volumen se
relacionen, como sucede a menudo, mediante una ecuación de la forma
PVn = C
donde n y C son constantes, se denomina proceso politrópico. Así pues, en un proceso de
esta clase, el producto de la presión y la enésima potencia del volumen es una constante.
Dicho de otro modo: si P1 y V1 son la presión y el volumen en un estado del proceso, y P2 y
V2 son la presión y el volumen en otro estado del proceso, entonces
En un proceso politrópico tenemos pues que, al despejar (1), la presión viene dada por
P = CV − n
¿Qué enuncia la ley de Boyle?
La Ley de Boyle-Mariotte (o Ley de Boyle), formulada por Robert Boyle y Edme
Mariotte, es una de las leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la presión de
una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante. La ley dice que el volumen
es inversamente proporcional a la presión:
donde es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.
Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras que si la presión disminuye el
volumen aumenta. No es necesario conocer el valor exacto de la constante para poder
hacer uso de la ley: si consideramos las dos situaciones de la figura, manteniendo constante
la cantidad de gas y la temperatura, deberá cumplirse la relación:
Además si despejamos cualquier incógnita se obtiene lo siguiente :
Esta ley es una simplificación de la ley de los gases ideales o perfectos particularizada para
procesos isotermos de una cierta masa de gas constante.
¿Qué enuncia la ley de Charles y Gay-Lussac?
La Ley de Charles y Gay-Lussac, o simplemente Ley de Charles, es una de las leyes de
los gases ideales. Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal,
mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa. En
esta ley, Charles dice que para una cierta cantidad de gas a una presión constante, al
aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura el
volumen del gas disminuye. Esto se debe a que la temperatura está directamente
relacionada con la energía cinética (debido al movimiento) de las moléculas del gas. Así
que, para cierta cantidad de gas a una presión dada, a mayor velocidad de las moléculas
(temperatura), mayor volumen del gas.
La ley fue publicada primero por Louis Joseph Gay-Lussac en 1802, pero hacía referencia
al trabajo no publicado de Jacques Charles, de alrededor de 1787, lo que condujo a que la
ley sea usualmente atribuida a Charles. La relación había sido anticipada anteriormente en
los trabajos de Guillaume Amontons en 1702.
Por otro lado, Gay-Lussac relacionó la presión y la temperatura como magnitudes
directamente proporcionales en la llamada "La segunda ley de Gay-Lussac".