Procesos de Sistemas Cerrados
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Descripción:
Los procesos en sistemas cerrados son fundamentales en la termodinámica para comprender la transformación de la energía y las propiedades de una sustancia en un sistema que no intercambia materia con su entorno. Estos procesos son de gran importancia en diversas aplicaciones, desde motores de combustión interna hasta sistemas de refrigeración y calentamiento.
Algunos de los procesos más comunes en sistemas cerrados incluyen:
- Proceso isobárico: Es aquel en el cual la presión del sistema se mantiene constante mientras ocurren cambios en otras propiedades, como la temperatura y el volumen. Un ejemplo común de un proceso isobárico es el calentamiento de un líquido contenido en un recipiente con una presión constante.
- Proceso isocórico: También conocido como proceso isovolumétrico, es aquel en el cual el volumen del sistema se mantiene constante mientras ocurren cambios en otras propiedades, como la presión y la temperatura. Un ejemplo típico de un proceso isocórico es el calentamiento de un gas contenido en un cilindro con un pistón fijo.
- Proceso isotérmico: En este tipo de proceso, la temperatura del sistema se mantiene constante mientras ocurren cambios en otras propiedades, como la presión y el volumen. Un ejemplo común de un proceso isotérmico es la expansión de un gas ideal en un pistón que se encuentra en contacto térmico con un baño de calor.
- Proceso adiabático: Es aquel en el cual no hay transferencia de calor hacia o desde el sistema, es decir, la cantidad de calor que entra o sale del sistema es cero. Durante un proceso adiabático, la energía interna del sistema puede cambiar debido al trabajo realizado sobre él o realizado por él.
Estos procesos son representados y analizados mediante diferentes ecuaciones y diagramas termodinámicos, como el diagrama P-V (presión-volumen) y el diagrama T-S (temperatura-entropía). Comprender los procesos en sistemas cerrados nos permite evaluar la eficiencia y el rendimiento de sistemas termodinámicos, y es esencial para el diseño y la optimización de numerosas aplicaciones tecnológicas e industriales.
Formulas:
$$dU=\delta Q - \delta W \Rightarrow \Delta U = Q-W$$
$$\delta W = P \: dV \Rightarrow W = \int PdV$$
$$dU=Cv \: dT \Rightarrow \Delta U = \int CvdT$$
$$dH=Cp \: dT \Rightarrow \Delta H = \int CpdT$$
Para Gases Ideales:
$$C_P=C_V+R$$
$$\gamma = \frac{C_P}{C_V}$$
$$C_p=a+bT+cT^2$$
$$C_p= \alpha + \beta T + \gamma T^{-2}$$
$$C_{P_{\text{MEZCLA}}}=y_ACp'_A+y_BCp'_B+...+y_iCp'_i \:\:\:\: \text{donde } \sum y_i=1$$
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