Expansión isotérmica de un gas ideal
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Digamos que tenemos un gas ideal, y digamos que mi temperatura es constante pero muevo la presión, el volumen de $(P, V) a (P-dP, V+dV) $. Así que el volumen se ha expandido y el sistema ha hecho algo de trabajo a su alrededor. Así que el trabajo es distinto de cero.
Los gases reales tienen interacciones intermoleculares, atracciones entre moléculas a baja presión y repulsión a alta presión. Su energía interna cambia con el cambio de presión, incluso si la temperatura es constante.
Para el proceso que describes el trabajo lo realiza el sistema, pero si no hubieras suministrado calor, la temperatura habría bajado. Es un proceso de enfriamiento adiabático. Si no se suministra calor y la energía interna no se mantiene al mismo nivel, entonces el proceso no será un proceso isotérmico.
La energía interna se debe al movimiento de las partículas de un sistema. Como la energía interna depende de la temperatura. Como sabemos la temperatura en un proceso isotérmico es constante por lo que la energía interna también será constante por lo que el cambio en la energía interna será cero.
Cuando se dice isotérmicamente significa que el sistema de alguna manera puede intercambiar energía térmica o mecánica. En una compresión isotérmica, se permite que el sistema libere calor, de lo contrario (proceso adiabático) el cambio de temperatura cambiará la energía interna.
Expansión adiabática
Si observamos la relación entre la temperatura y cualquier otra variable termodinámica como la presión, el volumen y otras y dibujamos una gráfica en el plano cartesiano, entonces, todas las curvas que representan dos estados de un sistema donde la temperatura es la misma durante un proceso isotérmico se llaman isotermas.
Por ejemplo, una línea dibujada como se muestra en el diagrama de abajo tiene dos estados A y B y ambos están a la misma temperatura durante un proceso isotérmico por lo que esta línea se llama isoterma. Podemos considerar cualquier otra variable termodinámica en el eje X.
Fórmula del proceso isotérmico: La fórmula básica en termodinámica que muestra que dos estados están en el proceso isotérmico se escribe simplemente como P1V1=P2V2 donde P, V representa la presión y el volumen de un proceso isotérmico en dos estados 1 y 2 y esta es la fórmula del proceso isotérmico.
Cuando un sistema se somete a un proceso isotérmico, se realiza trabajo sobre él o se realiza trabajo por él y este trabajo es diferente para los diferentes procesos. En el proceso isotérmico el trabajo realizado por el sistema se calcula mediante la fórmula W=2,303RT log10(V2/V1) donde V representa el volumen en dos estados diferentes estando a una temperatura constante de T y R es la constante universal de los gases.
En un proceso isotérmico la energía interna de las moléculas del gas
Un cambio de estado de un gas en el que la temperatura no cambia también se denomina proceso isotérmico. Esto significa que la misma temperatura se aplica a todos los estados por los que pasa el gas entre el estado inicial y el final.
Un proceso isotérmico en un sistema cerrado tiene lugar, por ejemplo, cuando cualquier cambio de temperatura se compensa inmediatamente absorbiendo o liberando calor. Si se comprime una bomba de aire mientras se mantiene cerrada la válvula de salida, el gas del interior se comprime. Esto se asocia normalmente a un aumento de la temperatura. Sin embargo, si el gas se enfría al mismo tiempo, la temperatura puede mantenerse constante durante la compresión. Por el contrario, en una expansión isotérmica, hay que suministrar calor al gas para contrarrestar el descenso de temperatura que se produciría en caso contrario.
Un proceso isotérmico puede realizarse aproximadamente permitiendo que la expansión o la compresión del gas se produzca tan lentamente que cualquier cambio de temperatura que de otro modo se produciría sea compensado muy rápidamente por el entorno (mediante la liberación de calor por parte del gas o mediante la absorción de calor por parte del gas). Imagínese que se comprime el aire de una bomba de aire no en unos pocos segundos, sino a lo largo de varios minutos u horas. En este caso, no habrá un aumento notable de la temperatura durante la compresión y el proceso puede considerarse casi isotérmico.
En un proceso isotérmico para un sistema de gas ideal (donde la energía interna no cambia)
Una pequeña gota esférica de aceite que lleva una carga neta q se equilibra en el aire quieto, con un campo eléctrico uniforme vertical de fuerza 781π×105V/m. Cuando se desconecta el campo, se observa que la gota cae con una velocidad terminal de 2×10-3ms-1. Aquí g=9,8m/s2, la viscosidad del aire es 1,8×10-5Ns/m2 y la densidad del aceite es 900kgm-3. La magnitud de ‘ q ‘ es
Una cadena lisa de 2 m de longitud se mantiene sobre una mesa de forma que su longitud de 60 cm cuelga libremente del borde de la mesa. La masa total de la cadena es de 4kg. El trabajo realizado al tirar de toda la cadena sobre la mesa es, (Tomemos g=10m/s2 )
Una partícula cargada de masa ‘ m ‘ y carga ‘ q ‘ se libera del reposo en un campo eléctrico uniforme E. Despreciando el efecto de la gravedad, la energía cinética de la partícula cargada después de ‘ t ‘ segundos es
Un condensador de placas paralelas se carga conectando una batería de 2V a través de él. Luego se desconecta de la batería y se introduce una placa de vidrio entre las placas. ¿Cuál de los siguientes pares de magnitudes disminuye?
