Procesos termodinámicos de un gas ideal

       

En esta animación se ha fijado N = nR. De esta forma la Ley de los Gases Perfectos queda como PV = NTReinicio.

Hay muchas maneras en que un gas puede ir de un estado (descrito por su presión (atm), volumen (l), temperatura (K) y número de moles) a otro. Cómo va un gas desde un estado a otro dependerá de la cantidad de calor intercambiado con el entorno y de la cantidad de trabajo realizado sobre o por el gas. Pero el cambio en la energía interna del gas, considerado ideal, sólo dependerá del cambio de temperatura. Es decir, el cambio de energía interna cuando el gas va de un estado a otro es independiente del proceso seguido (y esto en general, no sólo para gases ideales). Sin embargo, el calor y el trabajo dependen del proceso seguido. 

Para facilitar las cosas, se define un conjunto de procesos tipo con nombres dependientes del camino seguido en dichos procesos. En lo que sigue, aunque no es una limitación necesaria, consideraremos que el recipiente que contiene al gas está cerrado y, por tanto, el número de átomos que lo forman es constante.

Una forma ampliamente utilizada para describir el estado de un gas es mediante los diagramas PV. También se podrían utilizar diagramas PT o VT, pero utilizaremos el PV pues en él es fácil calcular el trabajo realizado por o sobre el gas. Este trabajo viene dado por el área (con signo) encerrada bajo la curva descriptiva del proceso, o, en términos de la integral correspondiente al área citada, W = ∫ P dV.

El gas no tiene por que seguir uno de los procesos tipo. Puede seguir cualquier proceso desconocido entre dos estados. Para un gas ideal, lo único imperativo, para que el proceso sea representable en un diagrama (por ejemplo, PV) es que se cumpla que  PV = nRT en cualquier estado intermedio por los cuales se supone va pasando. Otro aspecto a considerar, cuando nos salimos de los procesos tipo, es que los cálculos (de calor, trabajo, cambios de energía interna, etc.) pueden ser más complicados.

Cuando obtenga gráficos que le gusten, pinche con el botón derecho para clonarlos y poder reescalarlos.