Un proceso isocórico (también llamado isovolumétrico) es un proceso termodinámico que tiene lugar a volumen constante.
Esto significa que el sistema no experimenta cambios en su volumen durante toda la transformación.
Relación entre presión y temperatura
En un gas ideal, si el volumen se mantiene constante, se cumple que:
Es decir, la presión es directamente proporcional a la temperatura absoluta.
Interpretación física:
Al aumentar la temperatura, las partículas del gas se mueven más rápido y chocan con mayor frecuencia e intensidad contra las paredes del recipiente, lo que provoca un aumento de la presión.
Representación gráfica
Las transformaciones isocóricas se representan mediante isocoras:
En un diagrama P–V → línea vertical (volumen constante)
En un diagrama P–T → línea recta creciente
En un diagrama V–T → línea horizontal
Trabajo en un proceso isocórico
El trabajo en termodinámica viene dado por:
Como en este proceso:
entonces:
Conclusión:
Un proceso isocórico no realiza trabajo mecánico.
Primera ley de la termodinámica
La primera ley establece:
Como no hay trabajo:
Interpretación:
Toda la energía transferida en forma de calor se convierte en variación de la energía interna del sistema.
Energía interna en un gas ideal
En un gas ideal:
La energía interna depende únicamente de la temperatura.
Por tanto, cualquier cambio en la energía interna implica un cambio de temperatura.
Calor en un proceso isocórico
Si la cantidad de gas se mantiene constante, el calor intercambiado se calcula como:
donde:
n = número de moles
Cv = calor específico molar a volumen constante
ΔT = variación de temperatura
Ejemplos de procesos isocóricos
Ejemplo ideal
Un gas contenido en un recipiente rígido, cerrado y no deformable al que se le suministra calor.
Ejemplo en termodinámica aplicada
En el ciclo Otto (modelo ideal de los motores de gasolina), existen dos transformaciones isocóricas:
Aporte de calor (combustión)
Cesión de calor
Comparación con otros procesos
| Proceso | Magnitud constante | Característica principal |
|---|---|---|
| Isocórico | Volumen | No hay trabajo (W = 0) |
| Isotérmico | Temperatura | Energía interna constante |
| Isobárico | Presión | Trabajo distinto de cero |
| Adiabático | Calor (Q = 0) | No hay intercambio de calor |
Idea clave final
En un proceso isocórico:
El volumen no cambia
No se realiza trabajo
Todo el calor intercambiado se transforma en energía interna
La presión y la temperatura están directamente relacionadas