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Termodinámica.
Transformación de la energía

Energía térmica i combustión.
Efectos de la termodinámica 

Entropía

Proceso isocórico

Proceso isocórico

El proceso isocórico es un proceso termodinámico que ocurre en un volumen constante. Para llevar a cabo un proceso isocórico en un gas o líquido, es suficiente calentar (enfriar) una sustancia en un recipiente que no cambia su volumen.

En un proceso isocórico, la presión de un gas ideal es directamente proporcional a su temperatura. En gases reales, la ley de Charles no se cumple.

Los gráficos están representados por líneas llamadas isocoros. Para un gas ideal, son líneas rectas en todos los diagramas que relacionan parámetros: T (temperatura) V (volumen) y P (presión).

Termodinámica del proceso isocórico

Un proceso cuasiestático termodinámico isocórico se caracteriza por un volumen constante, es decir, ΔV = 0. El proceso no realiza trabajo de presión- volumen, ya que dicho trabajo se define por

Trabajo en un proceso isocórico

donde P es presión. La convención de signos es tal que el sistema realiza un trabajo positivo en el entorno.

Si el proceso no es cuasiestático, el trabajo tal vez se pueda realizar en un proceso termodinámico de volumen constante.

Para un proceso reversible, la primera ley de la termodinámica da el cambio en la energía interna del sistema :

Primera ley de la termodinámica

Reemplazar el trabajo con un cambio en el volumen da

diferencial de entroía

Como el proceso es isocrórico, dV  = 0, la ecuación anterior ahora da

diferencial de entroía - diferencial de calor

Usando la definición de capacidad calorífica específica a volumen constante,

diferencial de entroía - diferencial de calor,

diferencial de entroía - diferencial de calor

La integración de ambos lados produce

diferencial de entroía - diferencial de calor

Donde c v es la capacidad calorífica específica a volumen constante, T 1 es la temperatura inicial y T 2 es la temperatura final. Concluimos con:

diferencial de entroía - diferencial de calor

Proceso isocórico en el diagrama de volumen de presión. En este diagrama, la presión aumenta, pero el volumen permanece constante.

En un diagrama de volumen de presión, un proceso isocórico aparece como una línea vertical recta. Su conjugado termodinámico, un proceso isobárico aparecería como una línea horizontal recta.

Gas ideal

Si se usa un gas ideal en un proceso isocórico, y la cantidad de gas se mantiene constante, entonces el aumento de energía es proporcional a un aumento de temperatura y presión. Tomemos, por ejemplo, un gas calentado en un recipiente rígido: la presión y la temperatura del gas aumentarán, pero el volumen seguirá siendo el mismo.

Aplicación práctica de la teoría del proceso isocórico

Ciclo Otto ideal - Motores termodinámicosCon un ciclo Otto ideal, que se reproduce aproximadamente en un motor de combustión interna de gasolina, los pasos 2-3 y 4-1 son procesos isocóricos. El trabajo realizado a la salida del motor es igual a la diferencia en el trabajo que producirá el gas sobre el pistón durante el tercer ciclo (es decir, la carrera de trabajo) y el trabajo que el pistón dedica a la compresión de gas durante el segundo ciclo.

En el ciclo de Stirling, también hay dos medidas isocóricas. Para su implementación, se ha agregado un regenerador al motor Stirling. El gas que pasa a través del relleno en una dirección emite calor del fluido de trabajo al regenerador, y cuando se mueve en la otra dirección lo devuelve al tema de trabajo. El ciclo ideal de Stirling alcanza la reversibilidad y los mismos valores de eficiencia que el ciclo de Carnot.

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Última revisión: 26 de febrero de 2020