L'evolució de determinades magnituds o propietats en relació amb un sistema termodinàmic determinat s'anomena procés termodinàmic. Aquestes propietats s'anomenen propietats termodinàmiques.
Per poder estudiar un procés termodinàmic es requereix que el sistema estigui en equilibri termodinàmic en el punt inicial i final del procés. És a dir, que les magnituds que pateixen una variació a el passar d'un estat a un altre han d'estar completament definides en els seus estats inicial i final.
Un procés termodinàmic també pot ser vist com els canvis d'un sistema, des d'unes condicions inicials fins a altres condicions finals.
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.
Tipus de processos termodinàmics
Els principals processos termodinàmics són els següents:
- 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.
- Procés isocor: el volum roman constant. Per tant, si el sistema està a volum constant, el treball fet pel sistema serà zero. Això implica que el procés no realitza treball pressió-volum. D'això es desprèn que, qualsevol energia tèrmica transferida a sistema externament, aquest ho absorbeix en forma d'energia interna.
- 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.
- Procés adiabàtic: és un procés en el qual no hi ha transferència de calor. Per a un procés reversible, això és idèntic a un procés isentròpic. Es pot dir que el sistema està tèrmicament aïllat del seu entorn i que no pot intercanviar calor amb l'entorn.
- Procés isentròpic: té lloc a entropia constant. Per a un procés reversible, això és idèntic a un procés adiabàtic.
- Procés de potencial químic constant: el sistema és connectat per transferència de partícules amb una frontera permeable a les partícules.
- Procés de nombre de partícules constant: no hi ha energia afegida o sostreta de 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.
- Procés politròpic: 1 procés politròpic és un procés termodinàmic durant el qual la capacitat calorífica d'un gas es manté sense canvis, és a dir, no hi ha intercanvis de calor.
Què vol dir que un sistema està en equilibri termodinàmic?
Un sistema termodinàmic està en principi en un estat d'equilibri termodinàmic quan les variables principals de sistema romanen invariables. És a dir, la pressió, el volum i la temperatura no experimenten es mantenen constants amb el pas el temps.
En un procés termodinàmic es produeix en el moment en què dos o totes les variables anteriors canvien. 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 durà a sistema cap a un altre punt d'equilibri.
Per aquest motiu, l'estat inicial i final d'una transformació d'un gas ideal s'identifiquen per dos parells de valors de les tres quantitats que defineixen l'estat d'un cos:
- La pressió.
- El volumen.
- La temperatura.
