Termodinámica.
Transformación de la energía

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Entropía

Proceso adiabático

Proceso adiabático

Un proceso adiabático es un proceso termodinámico en el que el sistema no intercambia calor con su entorno. Un proceso adiabático puede ser además isentrópico, que significa que el proceso puede ser reversible.

El proceso adiabático proporciona una base conceptual rigurosa para la teoría utilizada para exponer la primera ley de la termodinámica y, como tal, es un concepto clave en termodinámica.

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. De ahí aparece el término de pared adiabática.

Un proceso que no involucra la transferencia de calor o materia dentro o fuera de un sistema, de modo que Q = 0, se denomina proceso adiabático, y se dice que dicho sistema está aislado adiabáticamente. La suposición de que un proceso es adiabático es una suposición simplificadora que se realiza con frecuencia. Por ejemplo, se supone que la compresión de un gas dentro de un cilindro de un motor térmico ocurre tan rápidamente que, en la escala de tiempo del proceso de compresión, una pequeña parte de la energía del sistema puede transferirse como calor a los alrededores. Aunque los cilindros de los motores térmicos no están aislados y son bastante conductivos, ese proceso está idealizado para ser adiabático. Lo mismo se puede decir que es cierto para el proceso de expansión de dicho sistema.

El supuesto de aislamiento adiabático de un sistema es útil, y a menudo se combina con otros para hacer posible el cálculo del comportamiento del sistema. Tales suposiciones son idealizaciones, se aproximan, pero no son reales. El comportamiento de las máquinas reales se desvía de estas idealizaciones, pero la suposición de tal comportamiento perfecto proporciona una primera aproximación útil de cómo funciona el mundo real.

En el estudio de la termodinámica es habitual la simplificación del sistema para poder calcular de forma aproximada el comportamiento del sistema.

Calentamiento y enfriamiento adiabático

La compresión adiabática de un gas provoca un aumento en la temperatura del gas. La expansión adiabática contra la presión, o un resorte, causa una caída en la temperatura. Por el contrario, la expansión libre es un proceso isotérmico para un gas ideal.

Tales cambios de temperatura pueden cuantificarse utilizando la ley de los gases ideales o la ecuación hidrostática para los procesos atmosféricos.

En la práctica, ningún proceso es verdaderamente un proceso adiabático. Muchos procesos dependen de una gran diferencia en escalas de tiempo del proceso de interés y la tasa de disipación de energía térmica a través de un límite del sistema, y ​​por lo tanto se aproximan mediante el uso de una suposición adiabática. Siempre hay algo de pérdida de calor, ya que no existen aislantes perfectos.

Calentamiento adiabático

El calentamiento adiabático ocurre cuando la presión de un gas aumenta por el trabajo realizado sobre ella por su entorno. Un ejemplo de calentamiento adiabático es el de un pistón de un motor térmico que comprime un gas contenido dentro de un cilindro. La compresión del gas conlleva a la elevación de la temperatura. En muchas situaciones prácticas la conducción de calor a través de las paredes puede ser lenta en comparación con el tiempo de compresión que se considera nula.

Esta característica tiene una aplicación práctica en los motores térmicos diésel que dependen de la falta de disipación de calor durante la carrera de compresión para elevar la temperatura del vapor de combustible lo suficiente como para encenderlo.

Enfriamiento adiabático

El enfriamiento adiabático ocurre cuando la presión sobre un sistema adiabáticamente aislado disminuye, lo que permite que se expanda. Esta expansión hace que funcione en su entorno. Cuando se reduce la presión aplicada sobre un paquete de aire, se permite que el aire en el paquete se expanda; a medida que aumenta el volumen, la temperatura disminuye a medida que disminuye su energía interna.

El enfriamiento adiabático se produce en la atmósfera de la Tierra con el levantamiento orográfico y ondas de sotavento, y esto puede formar píleo o nubes lenticulares.

El enfriamiento adiabático no tiene que involucrar un fluido. Una técnica utilizada para alcanzar temperaturas muy bajas (milésimas e incluso millonésimas de grado por encima del cero absoluto) es a través de la desmagnetización adiabática. En la desmagnetización adiabática el cambio en el campo magnético de un material magnético se utiliza para proporcionar enfriamiento adiabático. Además, el contenido de un universo en expansión se puede describir (de primer orden) como un fluido de enfriamiento adiabático. (Ver muerte por calor del universo).

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Última revisión: 19 de marzo de 2018