Procesos termodinámicos Física II

1. Procesos Termodinámicos
GRUPO: 5AMP
EQUIPO: 8
ARMENDÁRIZ GARCÍA LIZBETH
DEL VILLAR LOZANO ANGELA DENISSE
GONZÁLEZ VEGA AYLÍN MARÍA
HERNÁNDEZ ACUÑA JUAN SALVADOR
POLANCO TIRADO JOSÉ ALFREDO
CENTRO DE BACHILLERATO TECNOLÓGICO, INDUSTRIAL Y DE
SERVICIOS NO.37

2. Fundamentos de la definición de proceso
termodinámico.
 Al considerar un sistema termodinámico como aquel objeto en el que se
puede establecer una separación de su entorno y considerarlo como una
unidad de análisis termodinámico, este contiene tres variables
termodinámicas de las cuales son: presión(𝑃), volumen(𝑉) y temperatura(𝑇).
Por lo tanto, al estar un sistema termodinámico en un estado inicial de dichas
tres variables, en este se puede aplicar un proceso en el que se altere dicho
estado a uno final.
 Por lo tanto, un proceso termodinámico es aquel en el que altera un estado
de equilibrio inicial de presión, volumen o temperatura a uno final.

3. Relación con el primer principio de la
termodinámica.
 Este principio establece la relación que hay entre la energía interna (𝑈) de un
sistema termodinámico y la aplicación de calor o energía térmica (𝑄) que esta
se transporta entre dos sistemas o bien el sistema termodinámico en cuestión
y su ambiente, con el trabajo producido (𝑊) o el cambio en este caso del
volumen en compresión o dilatación a causa del proceso.
∆𝑈 = 𝑄 − 𝑊

4. Tipos de procesos termodinámicos.
 Proceso isotérmico: Es aquel proceso aplicado a un sistema en el que al aplicarse energía en
forma de calor, este resultaría igual a la energía producida para un trabajo, ocasionando que la
temperatura del sistema no cambie.
 Proceso adiabático: Es aquel proceso en el que no hay aplicación de energía en forma de calor,
por ende, la variación de energía interna en el sistema será igual al trabajo realizado por el
sistema con signo contrario.
 Proceso isobárico: Se refiere al proceso en el que se presenta una presión constante con
respecto a un cambio de volumen, con el cual se concluye que el trabajo realizado será
proporcional al cambio de volumen y la presión del sistema.
 Proceso isócoro: Es el proceso aplicado a un sistema en el que no se presenta energía en forma
de trabajo, es decir no hay compresión y extensión de volumen. Por lo tanto la variación de
energía interna de un sistema será igual a la energía en forma de calor administrada al sistema.

5. Proceso isotérmico
 Al definirse como el proceso en el que no se presenta cambio en la temperatura y
en que la energía administrada en forma de calor será igual al trabajo realizado.
Entonces:
 𝑄 = 𝑊
 ∆𝑈 = 𝑄 − 𝑊 = 0
 ∆𝑈 = 0

6. Proceso isotérmico en gas ideal
 Entendiéndose un gas ideal como aquel en el que en la cinemática de
sus partículas no se involucra interacción entre ellas como atracción
gravitatoria.
 𝑊 = 𝑣1
𝑣2
𝑃𝑑𝑉 = 𝑃∆𝑉
 𝑃1 𝑉1 = 𝑃2 𝑉2
 𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇 ∴ → 𝑃 =
𝑛𝑅𝑇
𝑉

𝑉1
𝑉2 𝑛𝑅𝑇𝑑𝑉
𝑉
= 𝑛𝑅𝑇 ln
𝑉2
𝑉1
𝑅: Es una constante fundamental de
los gases ideales que de penden del
gas en cuestión.
𝑛: Es el número de moles del gas
ideal o cantidad de unidades
fundamentales que miden la
cantidad de sustancia.
𝑇: Es la temperatura que, en este
proceso es constante.

7. Proceso adiabático
 Tomando como referencia el concepto de que en dicho proceso no existe transmisión
de calor o flujo de esta energía entre el sistema y sus alrededores, se deduce:
 𝑄 = 0
 ∆𝑈 = −𝑊
 𝑃1 𝑉1
𝛾
= 𝑃2 𝑉2
𝛾

8. Proceso adiabático en gas ideal
 Analizando a profundidad la constante adiabática ( 𝛾) como la razón del calor específico a presión constante (𝐶 𝑝) y el
calor específico a volumen constante.
 𝛾 =
𝐶 𝑝
𝐶 𝑣
 𝑃𝑉 𝛾
= 𝑘 ∴ → 𝑃 =
𝑘
𝑉 𝛾
 𝑊 = 𝑉1
𝑉2 𝑘𝑑𝑉
𝑉 𝛾 =
𝑘𝑉1−𝛾
1−𝛾 𝑉1
𝑉2

𝑃𝑉 𝛾 𝑉1−𝛾
1−𝛾 𝑉1
𝑉2
 𝑊 =
𝑃2 𝑉2−𝑃1 𝑉1
1−𝛾

9. Proceso isobárico
 En este se presenta en el proceso al gas o sistema una presión constante
con respecto a un variación de volumen y aplicación de energía en forma
de calor.
 𝑊 = 𝑃∆𝑉
 ∆𝑈 = 𝑄 − 𝑃∆𝑉
 𝑃∆𝑉 = 𝑄 − ∆𝑈

10. Proceso isobárico en gas ideal
 En este caso entra en análisis el calor específico del gas a presión
constante (𝐶 𝑝), en el cual se darán algunas relaciones más adelante.
 𝐶 𝑝 =
𝑄
𝑛∆𝑇
 𝑄 = 𝐶 𝑝 𝑛∆𝑇
 𝑊 = 𝑛𝑅∆𝑇
 ∆𝑈 = 𝐶 𝑝 𝑛∆𝑇-𝑛𝑅∆𝑇 = 𝑛∆𝑇(𝐶 𝑝 − 𝑅)

11. Proceso isócoro
 En este proceso se presenta un volumen constante con respecto a un cambio de
presión y calor administrado.
 𝑊 = 0
 𝑃𝑉 = 0
 ∆𝑈 = 𝑄

12. Proceso isócoro en gas ideal
 En analogía con el proceso isobárico, en este caso entra el calor
específico a volumen constante.
 𝐶 𝑉 =
𝑄
𝑛∆𝑇
 𝑄 = 𝐶 𝑉 𝑛∆𝑇
 ∆𝑈 = 𝐶 𝑉 𝑛∆𝑇
Al tener similitud la relación entre el calor específico a volumen constante
con el de presión constante, se podrá observar más adelante que tienen
valores distintos en relación con la constante universal de los gases ideales
(𝑅)

13. Constante universal del gas ideal
 Esta constante es aquella usada en el análisis de procesos
termodinámicos en gases ideales en las que relaciona la presión,
volumen, masa o moles del gas y la variación de la temperatura.
También marca la relación entre el calor específico a volumen o
presión constantes, dependiendo de la complejidad atómica que
dichos gases tengan.
 𝑅 = 8.3143
𝐽
𝑚𝑜𝑙∗𝐾

14. Relación entre calor específico a
volumen y presión constante.
 En dependencia de la complejidad atómica, se establecen relaciones con la
constante universal del gas ideal para cada uno de los tipos de calor específico.

15. Preguntas
 1. ¿Qué es un proceso termodinámico?
 2. ¿Qué variables participan en los procesos termodinámicos de un sistema
termodinámico?
 3. ¿Qué es la energía interna?
 4. Define un gas ideal
 5. Define el proceso isotérmico.
 6. ¿Qué es el proceso adiabático?
 7. ¿Cómo se define el trabajo?
 8. ¿ Qué diferencia hay entre el proceso isobárico e isócoro?
 9. ¿En qué depende el calor específico a volumen o presión constantes de un
gas ideal?

16. Referencias bibliográficas
 https://daironfisica.wordpress.com/teorias-y-
conceptos/termodinamica/procesos-termodinamicos/
 http://fisicomaniacas.blogspot.mx/2011/02/procesos-termodinamicos.html
 https://prezi.com/xg0s9rvk5it3/procesos-termodinamicos/
 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/thermo/spht.html