Física

PROCESO DIATERMICO

· Un proceso diatérmico quiere decir que deja pasar el calor fácilmente.

· Una interacción térmica es cualquier otro tipo de intercambio de energía. En este caso la pared se denomina diatérmica.

· Diatérmico también puede entenderse por isotérmico , significa que no hay cambio de temperatura debido a una pared diatérmica que aísla el sistema del medio ambiente

· En cuanto diatérmicos se refieren a que el sistema tiene un intercambio de energía con los alrededores, un ejemplo, nosotros, los seres humanos, somos sistemas diatérmicos, ya que estamos intercambiando energía con nuestro ambiente

· Una pared diatérmica es aquella que permite la transferencia de energía térmica (calor) pero, sin que haya transferencia de masa. El opuesto es una pared adiabática que es la que impide la transferencia de energía en forma de calor.

· Cualquier superficie real es una superficie diatérmica, por ejemplo, un vaso, los muros de una casa, etc., todos en mayor o menor grado permiten la transferencia de calor.

Se refieren a que el sistema tiene un intercambio de energía con los alrededores, un ejemplo, nosotros, los seres humanos, somos sistemas diatérmicos, ya que estamos intercambiando energíaOtra definición:

En proceso diatérmico es aquél en el que se intercambia calor sin intercambiar masa.

EJEMPLOS:

El enfriamiento del té o el café en la taza es un proceso diatérmico.

El calentamiento de los alimentos cuando los cocinamos.

El frío que hace en casa en invierno Por estar frío fuera

El calor que hace con la calefacción prendida por estar caliente el agua que circula por el radiador.

La refrigeración de un chip a través del disipador de calor

La fusión de los cubitos de hielo a temperatura ambiente

El calentamiento de alimentos en una cazuela

El enfriamiento de los alimentos

La subida de temperatura de un termómetro

El enfriamiento de una bañera.

con nuestro ambiente.

La manera usual de definirlo es que un límite es diatérmico cuando permite el flujo de calor a través de él.

Un ejemplo, nosotros, los seres humanos, somos sistemas diatérmicos, ya que estamos intercambiando energía con nuestro ambiente. Diatérmico también puede entenderse por isotérmico , significa que no hay cambio de temperatura debido a una pared diatérmica que aísla el sistema del medio ambiente, tener bien en cuenta las definiciones de sistema , medio ambiente y universo. La manera usual de definirlo es que un límite es diatérmico cuando permite el flujo de calor a través de él. De nuevo, preferimos evitar esta segunda definición debido a la dificultad de definir calor.

VISITAR ÉSTE LINK PATA MEJOR COMPRENSIÓN DE LO QUE ES UN PROCESO DIATÉRMICO.

https://www.youtube.com/watch?v=rS8nwKdHoOk

Proceso Adiabático

En termodinámica se designa como proceso adiabático a aquel en el cual el sistema (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia color 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 como proceso isotérmico. El término adiabático hace referencia a elementos que implican la transferencia de calor con el entorno. Una pared aislada se aproxima bastante a un límite adiabático. Otro ejemplo es la temperatura adiabática de llama, que es la temperatura que podría alcanzar una llama si no hay transferencia de calor, a pesar que se consiga variar la temperatura del aire y su humedad relativa. El calentamiento y el enfriamiento adiabático son procesos que comúnmente ocurren debido en la presión de un gas. Esto puede ser cuantificado usando la ley de los gases ideales.

Proceso Adiabático: Proceso en el que no se transmite calor, el sistema se aísla para no recibir o enviar calor al ambiente.
Proceso Adiabático Irreversible: Proceso adiabático que es irreversible, pero el sistema pierde energía en forma de trabajo.
Proceso de estrangulamiento: Proceso adiabático que es irreversible, sin que el sistema pierda energía en forma de trabajo.
Proceso Isentrópico: Proceso adiabático que es reversible.

VISITAR ÉSTE LINK PARA MEJOR COMPRENSIÓN DE LO QUE ES UN PROCESO ADIABÁTICO.

https://www.youtube.com/watch?v=5KLDSLGCSWY

3.- PROCESO ISOCÓRICO

Proceso isocórico

Un proceso isocórico o isovolumétrico es un proceso termodinámico en el cual el volumen permanece constante;

Δ V = 0

. Esto implica que el proceso no realiza trabajo ni sobre el sistema ni de los alrededores, por lo que se cumple que Tr=0 y ΔE=Q .

Un ejemplo de este proceso se presenta al cocer alimentos dentro de una olla exprés, la cual disminuye el tiempo de cocción, pues sirve como deposito para que la temperatura y presión aumentan en el interior conforme transcurre el tiempo, manteniendo su volumen constante. En general, se presenta cuando un gas se calienta dentro de un recipiente de volumen fijo.

El caso de calentar dos masas iguales de gas, una a 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 el proceso isobárico el calor suministrado se usa para aumentar la energía interna y efectúa trabajo, mientras que en el proceso isocórico todo el calor se usa para incrementar exclusivamente la energía interna.

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).
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,

Q = nCVΔT

donde CV es el calor específico molar a volumen constante.

En un diagrama P-V, un proceso isocórico aparece como una línea vertical. Desde el punto de vista de la termodinámica, estas transformaciones deben transcurrir desde un estado de equilibrio inicial a otro final; es decir, que las magnitudes que sufren una variación al pasar de un estado a otro deben estar perfectamente definidas en dichos estados inicial y final. De esta forma los procesos termodinámicos pueden ser interpretados como el resultado de la interacción de un sistema con otro tras ser eliminada alguna ligadura entre ellos, de forma que finalmente los sistemas se encuentren en equilibrio (mecánico, térmico y/o material) entre si.

De una manera menos abstracta, un proceso termodinámico puede ser visto como los cambios de un sistema, desde unas condiciones iniciales hasta otras condiciones finales, debidos a la desestabilización del sistema.

TERMODINÁMICA

La termodinámica es la parte de la física que se encarga de la relación entre el calor y el trabajo. En este apartado estudiaremos:

Relación entre trabajo y calor

Tanto el calor como el trabajo son modos en que los cuerpos y los sistemas transforman su energía. Esto permite establecer un equivalente mecánico del calor. Observa los siguientes ejemplos:

De trabajo mecánico a calor: Frota dos bloques de hielo, y comprobarás que se derriten, aún cuando estés en una camara frigorífica a una temperatura menor de 0 ºC
De calor a trabajo mecánico: En una máquina de vapor,la expansión del vapor de agua que se calienta produce el desplazamiento del pistón

Trabajo y calor son métodos de transferencia de energía. Utilizan la misma unidad de medida en el Sistema Internacional, el julio ( J ). Además, es habitual utilizar la caloría ( cal ) para medir el calor. La conversión entre calorías y julios viene dada por:

1 cal = 4.184 J ⇔ 1 J = 0.24 cal

Esta relación entre trabajo y calor, que hoy vemos de manera clara, no lo fue hasta el S. XIX. El estudio del trabajo y del calor eran disciplinas separadas: la mecánica y la termología respectivamente. Así también las unidades en que se medían cada uno, julio y caloría. A mediados del S. XIX el científico inglés James Prescott Joule diseñó un dispositivo capaz de medir el equivalente mecánico del calor, estableciendo, así, la equivalencia señalada.

La termodinámica es la parte de la física que estudia las transferencias de calor, la conversión de la energía y la capacidad de los sistemas para producir trabajo. Las leyes de la termodinámica explican los comportamientos globales de los sistemas macroscópicos en situaciones de equilibrio.

Tiene las siguientes características:

Se aplica al estudio de sistemas que contienen muchas partículas y no al estudio de moléculas, átomos o partículas subatómicas
Estudia el sistema en situaciones de equilibrio, que son aquellas a las que sistema tiende a evolucionar y caracterizadas porque en ellas todas las propiedades del sistema quedan determinadas por factores intrínsecos y no por influencias externas previamente aplicadas
Sus postulados son indemostrables, están basados en las experiencias y no en razonamientos teóricos

Es importante que te familiarices con los conceptos que vamos a introducir a continuación, pues, aunque en una primera aproximación pueden parecer algo abstractos, te permitirían estudiar el comportamiento de sistemas concretos ( un motor, un inflador de aire, etc ) con bastante precisión.

Sistema

El sistema es la parte del universo que vamos a estudiar. Por ejemplo, un gas, nuestro cuerpo o la atmósfera son ejemplos de sistemas que podemos estudiar desde el punto de vista termodinámica.

Entorno o ambiente

Todo aquello que no es sistema y que se sitúa alrededor de él, se denomina ambiente o entorno. Los sistemas interaccionan con el entorno transfiriendo masa, energía o las dos cosas. En función de ello los sistemas se clasifican en:

Tipo	Intercambia	Ejemplo
Abierto	Masa y energía (trabajo o calor)	Reacción química en tubo de ensayo abierto
Cerrado	Sólo energía	Radiador de calefacción
Aislado	Ni materia ni energía	Termo para mantener bebidas a temperatura constante
Adiabático	Ni materia ni calor, pero si energía en forma de trabajo	Termo con tapa que permita variar volumen

PROCESOS TERMODINÁMICOS

1.- PROCESO ISOTÉRMICO

Proceso Isotérmico

Recordemos que en un proceso isotérmico, la temperatura se mantiene constante.

La energía interna depende de la temperatura. Por lo tanto, si un gas ideal es sometido a un proceso isotérmico, lavariación de energía interna es igual a cero.

Por lo tanto, la expresión de la 1ª Ley de la Termodinámica

se convierte en: q = - w

De tal manera que en un proceso isotérmico el calor entregado al sistema es igual al trabajo realizado por el sistema hacia los alrededores.

Gráficamente el w se puede hallar calculando el área bajo la curva del diagrama P-V.