Termodinàmica.
Transformació de l'energia

Energia tèrmica i combustió.
Efectes de la termodinàmica

Entropia

Processos termodinàmics

Processos termodinàmics

Un procés termodinàmic és l'evolució d'unes determinades propietats, les quals se les anomena propietats termodinàmiques, en relació a un determinat sistema termodinàmic. Per poder estudiar un procés termodinàmic es requereix que aquestes el sistema estigui en equilibri termodinàmic en el punt inicial i final del procés; és a dir, que les magnituds que pateixen una variació en passar d'un estat a un altre han d'estar completament definides en els seus estats inicial i final.

D'aquesta manera els processos termodinàmics poden ser interpretats com el resultat de la interacció d'un sistema amb un altre després de ser eliminada alguna lligadura entre ells, de manera que finalment els sistemes es trobin en equilibri (mecànic, tèrmic i / o material) entre si.

D'una manera menys abstracta, un procés termodinàmic pot ser vist com els canvis d'un sistema, des d'unes condicions inicials fins a altres condicions finals, per la seva desestabilització.

Un procés termodinàmic pot ser reversible o irreversible. Totes les transformacions reals són irreversibles, ja que les friccions no es poden eliminar per complet, de manera que la condició de reversibilitat és només una aproximació teòrica.

Sistema en equilibri termodinàmic

Un sistema termodinàmic està en principi en un estat d'equilibri termodinàmic quan les variables principals del sistema (és a dir, pressió, volum i temperatura) no experimenten cap variació addicional amb el pas del temps.

En un procés termodinàmic es produeix en el moment en què dos o totes les variables anteriors canviïn. Cal tenir en compte que la variació de només una d'elles és impossible perquè totes estan interconnectades per una raó de proporció inversa o directa. Aquesta transformació termodinàmica portarà al sistema cap a una altre punt d'equilibri.

Per aquest motiu, l'estat inicial i final d'una transformació s'identifiquen per dos parells de valors de les tres quantitats que defineixen l'estat d'un cos: pressió, volum o temperatura.

Intercanvi d'energia en un procés termodinàmic

En un procés termodinàmic es poden donar tres situacions diferents pel que fa a l'intercanvi d'energia:

  • Intercanviant treball, però sense intercanvis de calor (per a un sistema adiabàtic: transformació adiabàtica)
  • Intercanviant calor, però sense intercanviar treball; (Per exemple, per a una transformació isocora)
  • Intercanviant treball i calor (per exemple, per a una transformació isobàrica o un isoterma)

Tipus de processos termodinàmics

Per a la classificació de tipus de processos termodinàmics, sovint és interessant agrupar els processos termodinàmics en parells en els quals cada variable que es manté constant és un membre d'un parell conjugat de variables termodinàmiques.

Pressió-volum

El parell conjugat pressió-volum té a veure amb la transferència d'energia mecànica o dinàmic com a resultat de la feina.

  • Un procés isobàric té lloc a pressió constant. En altres paraules, el sistema està dinàmicament connectat, amb una frontera movible, a un dipòsit a pressió constant. Quan un gas perfecte evoluciona isobáricamente des d'un estat A a un estat B, la temperatura i el volum associats segueixen la llei de Charles.
  • Un procés isocor té lloc a volum constant, de manera que la feina feta pel sistema serà zero. Això implica que el procés no realitza treball pressió-volum. D'això es desprèn que, per un sistema simple bidimensional, qualsevol energia tèrmica transferida al sistema externament absorbeix en forma d'energia interna. Es pot dir que el sistema es troba dinàmicament aïllat de l'entorn per una frontera rígida.

Temperatura-entropia

El parell conjugat temperatura-entropia en un procés termodinàmic té a veure amb la transferència d' energia tèrmica com a resultat de l'escalfament.

  • Un procés isotèrmic (o procés isoterm) té lloc a temperatura constant. En altres paraules, el sistema està connectat tèrmicament, per una frontera tèrmicament conductora, a un dipòsit de temperatura constant.
  • Un procés adiabàtic és un procés en el qual no hi ha energia afegida o sostreta del sistema mitjançant escalfament o refredament. Per a un procés reversible, això és idèntic a un procés isentròpic. Es pot dir que el sistema és tèrmicament aïllat del seu entorn i que la seva frontera és un aïllant tèrmic. Si el sistema té una entropia que encara no ha arribat al màxim valor d'equilibri, l'entropia augmentarà, encara que el sistema estigui tèrmicament aïllat.
  • Un procés isentròpic té lloc a entropia constant. Per a un procés reversible, això és idèntic a un procés adiabàtic. Si el sistema té una entropia que encara no ha arribat al màxim valor d'equilibri, pot ser que es necessiti un procés de refredament per mantenir aquest valor d'entropia.

Potencial químic - nombre de partícules

Els processos de les seccions tenen assumit implícitament que les fronteres també són impermeables a les partícules. Es pot assumir que les fronteres són rígides i tèrmicament aïllades, però són permeables a un o més tipus de partícules. Per parell potencial químic - nombre de partícules es mantenen aquestes consideracions; aquest parell conjugat té a veure amb la transferència d'energia mitjançant la transferència de partícules.

  • En un procés de potencial químic constant el sistema és connectat per transferència de partícules amb una frontera permeable a les partícules.
  • En un procés de nombre de partícules constant no hi ha energia afegida o sostreta del sistema per transferència de partícules. Es pot dir que el sistema és aïllat per transferència de partícules del seu entorn per una frontera permeable a les partícules.
valoración: 3 - votos 1

Última revisió: 13 de març de 2019