Termodinámica: Procesos Reversibles en los gases con ejercicios resueltos.

Aquí veremos la aplicación de la primera ley de la termodinámica en procesos físicos. Estos procesos se agrupan en cuatro: isotérmicos (temperatura constante), isobáricos (presión constante), isocóricos (volumen constante) y adiabáticos (calor = 0).

En los procesos isotérmicos la temperatura permanece constante, dT=0 y dado que la energía interna sólo depende de la temperatura,  

De acuerdo a la primera ley: 


   

Si se trabaja con un gas que se comporta idealmente:
En una expansión isotérmica el sistema transfiere energía en forma de trabajo a los alrededores y éstos a su vez transfieren al sistema una cantidad igual de energía en forma de calor.


Como el procesos es isotérmico
  

El trabajo y el calor se pueden calcular también a partir de los cambios en la presión


Además, si el sistema se comporta como un procesos irreversible y se expandiera contra una presión constante, el trabajo se puede expresar de la siguiente manera:

En un proceso isobárico reversible, el trabajo realizado al llevar una gas de un volumen V1 a un volumen V2, a una presión P es:

como la presión es constante, sale de la integral y el trabajo sería:


Si conocemos el volumen en ambos estados podemos calcular T, mediante la ecuación del gas ideal,


 La energía interna se expresa como:


Y el calor podemos calcularlo aplicando la primera ley,    q=E+w

En un proceso isocórico reversible como dV=0 el sistema no puede hacer trabajo de expansión, por lo tanto:
El cambio de energía es siempre, para un gas ideal,



En un proceso adiabático reversible, el calor es igual a cero. Esto se obtiene aislando térmicamente al sistema.
Si partimos de dq = 0  y aplicamos la primera ley:


por lo tanto;


Para un gas ideal;
Si no conocemos la temperatura final del gas, sino los volúmenes podemos calcularla mediante la siguiente expresión:


El signo negativo indica que en una expansión adiabática (V2>V1) la temperatura disminuye, T2<T1, es decir ¡el gas se enfría!
Aquí te dejo unos ejercicios resueltos a manera de ejemplo. Descargar ejemplos
Y te invito a ver este vídeo con mucha más información. 

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Referencias 

Burns R. Fundamentos de Química. 2da ed. Prentice Hall Hispanoamerica, s.a. 1996.

Aldabe S y Aramendia P. Química 2. Química en acción. Ediciones Colihue SRL. 2004.