PROCESO ALEOBATICO

Proceso adiabático

 

Gráfico de un proceso adiabático en función de p y V.

En termodinámica se designa como proceso adiabático a aquél en el cual el sistema (generalmente, un fluido que realiza untrabajo) no intercambia calor con su entorno. Un proceso adiabático que es además reversible se conoce como proceso isoentrópico. El extremo opuesto, en el que tiene lugar la máxima transferencia de calor, causando que la temperatura permanezca constante, se denomina proceso isotérmico.

El término adiabático hace referencia a elementos que impiden 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 hubiera pérdida de calor hacia el entorno. En climatización los procesos de humectación (aporte de vapor de agua) son adiabáticos, puesto que no hay transferencia de calor, a pesar que se consiga variar la temperatura del aire y su humedad relativa.

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.

En otras palabras se considera proceso adiabático a un sistema especial en el cual no se pierde ni tampoco se gana energía calorífica. Esto viene definido segun la primera ley de termodinámica describiendo que Q=0

Si se relaciona el tema del proceso adiabático con las ondas, se debe tener en cuenta que el proceso o carácter adiabático solo se produce en las ondas longitudinales

Formulación matemática

 

Durante un proceso adiabático, la energía interna del fluido que realiza el trabajo debe necesariamente decrecer.

 

Esquema de una expansión adiabática.

La ecuación matemática que describe un proceso adiabático en un gas es

 

donde P es la presión del gas, V su volumen y

 

el coeficiente adiabático, siendo  el calor específico molar a presión constante y  el calor específico molar a volumen constante. Para un gas monoatómico ideal, . Para un gas diatómico (como elnitrógeno o el oxígeno, los principales componentes del aire)

Derivación de la fórmula [editar]

La definición de un proceso adiabático es que la transferencia de calor del sistema es cero, .

Por lo que de acuerdo con el primer principio de la termodinámica,

 

donde U es la energía interna del sistema y W es el trabajo realizado por el sistema. Cualquier trabajo(W) realizado debe ser realizado a expensas de la energía U, mientras que no haya sido suministrado calor Qdesde el exterior. El trabajo W realizado por el sistema se define como

 

Sin embargo, P no permanece constante durante el proceso adiabático sino que por el contrario cambia junto con V.

Deseamos conocer cómo los valores de  y  se relacionan entre sí durante el proceso adiabático. Para ello asumiremos que el sistema es una gas monoatómico, por lo que

 

donde R es la constante universal de los gases.

Dado  y  entonces  y

 

Ahora sustituyendo las ecuaciones (2) y (3) en la ecuación (1) obtenemos

 

simplificando

 

dividiendo ambos lados de la igualdad entre PV

 

Aplicando las normas del cálculo diferencial obtenemos que

 

que se puede expresar como

 

Para ciertas constantes  y  del estado inicial. Entonces

 

 

elevando al exponente ambos lados de la igualdad

 

eliminando el signo menos

 

por lo tanto

 

y

 

 

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